Поляризация радиоизлучения пульсаров на метровых волнах тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.02 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. П.Н.ЛЕБЕДЕВА

На правах рукописи

Сулейманова Светлана Акрамовна

ПОЛЯРИЗАЦИЯ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ ПУЛЬСАРОВ НА МЕТРОВЫХ ВОЛНАХ.

Специальность: 01.03.02 - астрофизика и радиоастрономия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва - 2004

*) Работа выполнена в Пущинской радиоастрономической обсерватории Астрокосмического центра Физического института им. П.Н. Лебедева Российской Академии Наук.

Научный консультант: доктор физико-математических наук Ю.ПШитов, ПРАО АКЦ ФИАН.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук М.В.Попов, АКЦ ФИАН;

доктор физико-математических наук А.И. Цыган, ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, С- Петербург;

доктор физико-математических наук, профессор К.С. Станкевич, НИРФИ Минобрнауки РФ.

Ведущая организация: Государственный Астрономический

Защита состоится « 20 » декабря 2004 г. в_15_часов на заседании диссертационного совета Д 002.023.01 Физического института им. П.Н. Лебедева РАН по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский проспект, 53.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФИАН.

Автореферат разослан« 15 » ноября 2004 г.

*) Представленные тексты докторской диссертации и автореферата этой диссертации полностью соответствуют текстам ранее защищенной кандидатской диссертации и автореферата кандидатской диссертации автора (Сулейма-нова С.А. Кандидатская диссертация, ФИАН, М. :2003, 254 с. и Сулейманова С.А. Автореферат кандидатской диссертации, ФИАН, М.:2003,16с). Основание: 1) п.34 действующего Положения о порядке присуждения ученых степеней, 2) решение ВАК№17к/2 от 09 апреля 2004 г.

институт им. П.К. Штернберга МГУ.

Ученый секретарь д. ф.-м. н.

Ю.А. Ковалев.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Настоящая диссертация включает в себя результаты многолетних наблюдений с целью изучения поляризации радиоизлучения пульсаров на метровых волнах.

Актуальность проблемы, затронутой в диссертации, связана с исследованием и пониманием феномена пульсара и в первую очередь - механизма его радиоизлучения, который все еще остается до конца не понятым даже после тридцати лет интенсивных исследований радиоастрономами всего мира. Аномально высокие значения плотности материи внутри нейтронных звезд, напряженности магнитного поля и скорости движения плазмы, приближающиеся к скорости света, создают условия для проявления многих эффектов, не наблюдаемых в объектах другого типа. Одним из самых замечательных свойств пульсаров, отличающим эти объекты от других известных космических источников, является высокая степень линейной поляризации их излучения.

Поляризационные измерения занимают важное место в исследованиях пульсаров. Достаточно сказать, что на их основе был сделан выбор в пользу общепринятой к настоящему времени модели полого конуса излучения пульсаров (hollow-cone model) [1]. Быстрое изменение позиционного угла на величину более 50° в пределах узкого импульса пульсара в созвездии Парусов (В0833-45) [2] навело исследователей на мысль, что область излучения может находиться вблизи магнитного полюса нейтронной звезды. Поляризационные измерения излучения пульсаров велись очень интенсивно с момента их обнаружения и к настоящему времени накоплен большой наблюдательный материал [3]. Результаты поляризационных измерений пульсаров на «классических» частотах 400 -1700 МГц, на которых работают все крупнейшие радиотелескопы мира, позволили приблизиться к пониманию механизма излучения, процессов распространения излучения в магнитосфере пульсаров и конфигурации магнитного поля этих космических объектов.

С другой стороны, следующие шаги в этом направлении требуют информации о поляризации радиоизлучения пульсаров в самой низкочастотной части радиодиапазона - <= 100 МГц. Задача получения такой информации и была поставлена диссертантом. Актуальность этой задачи обусловлена возрастающим интересом к результатам исследований пульсаров на метровых волнах, которые необходимы для построения модели

сферы пульсаров. Низкочастотные поляризационные измерения пульсаров важны также для выяснения природы двух ортогонально поляризованных компонент радиоизлучения пульсаров, так называемых, поляризационных мод [4]. Изучение этого явления на низких радиочастотах позволит точнее определить характер частотной зависимости интенсивности и ширины диаграммы излучения каждой из поляризационных мод, что важно для понимания механизма радиоизлучения в целом и условий распространения радиоволн в магнитосфере пульсаров.

В диссертации большое внимание уделено результатам комплексных исследований двух «переключающихся» пульсаров В0329+54 и В0943+10. Изучение на метровых волнах изменений, происходящих в состоянии поляризации одновременно с изменением формы усредненного импульса, играет важную роль в постижении природы явления «переключения мод» в пульсарах.

К настоящему времени результаты, полученные диссертантом, являются единственным источником информации о поляризационных свойствах индивидуальных и усредненных импульсов пульсаров на частотах <= 100 МГц. К этому следует добавить, что физическое старение радиотелескопов метрового диапазона ПРАО ФИАН и возросший в последнее время фон радиопомех делают результаты, полученные по наблюдениям, проведенным в конце 80-х - начале 90-х годов, не только приоритетными в мире, но и уникальными.

Цель настоящей работы заключалась в получении новых данных об особенностях поляризации излучения пульсаров на метровых волнах на основании многочастотных наблюдений и всестороннего анализа их результатов. Для этого потребовалось: а) разработать методику измерения степени и угла линейной поляризации для различных фаз импульса с целью определения формы «поляризационных профилей» при наблюдениях на антеннах с одной линейной поляризацией; б) провести наблюдения пульсаров и проанализировать, наблюдаемые особенности поляризационных профилей на метровых волнах по сравнению с высокочастотными данными; в) проанализировать связь поляризационных свойств радиоизлучения с другими важнейшими характеристиками пульсаров, такими как: интенсивность, форма и фаза импульса, скорость и направление долготного дрейфа субимпульсов. Следует отметить, что основной акцент при выполнении данной работы делался

на экспериментальную часть, а именно: на начало создания поляризационного каталога пульсаров на метровых волнах

Адекватность материальной базы. Используемая диссертантом методика поляризационных измерений усредненных и, в особенности, индивидуальных импульсов пульсаров опирается, прежде всего, на высокую чувствительность радиотелескопов ДКР-1000 и БСА ФИАН, которая остается непревзойденной вплоть до настоящего времени. Благодаря активному развитию антенно-аппаратурного комплекса в ПРАО в 80-х годах исследования поляризации радиоизлучения пульсаров получили новый импульс. Поляризационный обзор, проведенный на базе новых многоканальных приемников с узкими полосами и малыми постоянными времени, позволил получить результаты, сопоставимые по точности, временному разрешению и форме представления с данными на высоких частотах.

На защиту выносятся следующие основные результаты работы, полученные лично соискателем, новые в исследовании

пульсаров:

1. Решена важная научная проблема экспериментального определения свойств линейно поляризованного излучения пульсаров в самой низкочастотной части радиодиапазона <100 МГц. Разработана и реализована оригинальная методика измерений поляризационных профилей импульсов пульсаров, основанная на определении глубины и фазы фарадеевской модуляции сигнала на выходе многоканального приемника, подключенного к антенне, регистрирующей только одну из двух ортогональных составляющих сигнала.

Впервые проведен поляризационный обзор на метровых волнах с использованием крупнейших в мире радиотелескопов метрового диапазона длин волн ДКР-1000 и БСА ФИАН. Получено 40 поляризационных профилей усредненных импульсов 22-х пульсаров и построено 21 гистограмм распределения степени и позиционного угла линейной поляризации индивидуальных импульсов в окне излучения 10 пульсаров. Измерения проводились на частотах вблизи 40, 60, 103 и 113 МГц на одной или одновременно на двух из перечисленных частот с миллисекундным временным разрешением. В дополнение к ранее известным видам частотной зависимости степени линейной поляризации усредненных импульсов, кото-

рые можно описать, единым степенным законом или двумя степенными участками, разделенными «критической» частотой, обнаружен новый тип, особенностью которого является наличие двух критических частот. Показано, что для пульсаров, усредненные импульсы которых содержат парные конусные компоненты (В0031-07, В0329+54, В0834+06, В0943+10, В1133+16, В2020+28), с уменьшением частоты происходит усиление вторичной поляризационной моды.

2. Обнаружен эффект изменения режима излучения («переключения мод») у первого Пущинского пульсара В0943+10. При исследовании этого пульсара на частотах 40 и 430 МГц обнаружен медленный процесс изменения формы импульса, названный нами «переходным процессом», который длится десятки минут и предвосхищает быстрые (секунды) изменения формы усредненного импульса пульсара В0943+10 в процессе «переключения мод».

3. При детальном изучении усредненных и индивидуальных импульсов пульсара В0943+10 на частотах 40, 103 и 430 МГц и пульсара В0329+54 на 111 МГц, обнаружены значительные изменения в состоянии их поляризации, происходящие одновременно с изменением формы усредненного импульса. Показано, что причиной частичной деполяризации усредненного импульса этих и ряда других пульсаров в аномальной моде является существенное усиление интенсивности вторичной поляризационной моды по отношению к первичной моде.

4. Установлено присутствие эффектов аберрации и ретардации в пульсаре В0329+54. Данный результат получен с помощью оригинальной методики, предложенной диссертантом. Методика основана на измерении смещения центра симметрии конусных компонентов I и IV относительно центрального компонента III на разных частотах. Обнаружено, что такое смещение происходит в направлении вращения звезды и увеличивается с уменьшением частоты (увеличением высоты излучающей области). Получена оценка разности высот для областей генерации излучения на частотах, охватывающих почти весь радиодиапазон от 100 МГц до 10 ГГц, которая составляет ~108 см.

5. Показано, что для пульсара В0329+54 на частотах вблизи 100 МГц ширина конуса излучения первичной поляризационной моды меньше на 4 + 1° ширины конуса вторичной поляризационной моды. Предложено использовать этот эффект для идентификации ортогональных поляризационных мод в других пульсарах.

Научная новизна работы.

Все основные научные результаты диссертации получены впервые и представляют значительную ценность для понимания физики пульсаров.

Впервые проведен поляризационный обзор пульсаров на низких радиочастотах. Подобные массовые поляризационные измерения на низких радиочастотах проведены впервые; их результаты в настоящее время являются единственным источником информации о поляризации пульсаров на частотах <100 МГц.

Предложена оригинальная методика измерений поляризационных профилей импульсов пульсаров. Принципиальная возможность поляризационных измерений радиоизлучения пульсаров с использованием эффекта Фарадея в межзвездной среде была показана в работе Виткевича и Шитова [5]. В начале 70-х годов этот метод использовался в основном для измерения меры вращения и напряженности межзвездного магнитного поля в направлении нескольких пульсаров [5, 6]. Автором диссертации эффект Фа-радея был положен в основу методики измерений поляризационных профилей индивидуальных и усредненных импульсов пульсаров. По инициативе и при участии диссертанта был создан пакет программ автоматизированной системы поляризационных измерений пульсаров. В результате нового подхода к решению задачи составлен каталог пульсаров, включающий в графическом виде профили интенсивности, степени и угла линейной поляризации более чем двух десятков объектов на частотах 40, 60,103 и 111 МГц. Появление данного поляризационного обзора в самой низкочастотной части радиодиапазона должно послужить лучшему пониманию природы радиоизлучения пульсаров.

В ходе проведения поляризационного обзора на метровых волнах в излучении пульсаров был обнаружен ряд новых особенностей:

- обнаружен эффект переключения мод у пульсара В0943+10, особенностью которого является примерно равное время жизни каждой из мод;

- впервые на примере В0943+10 показано, что процесс переключения мод в пульсарах может включать в себя как быстрые, так и медленные изменения в амплитуде отдельных компонент импульса;

- впервые получены свидетельства того, что переключение в аномальную форму импульса сопровождается усилением относи-

тельной интенсивности вторичной поляризационной моды в излучении пульсаров;

- обнаружен эффект аберрации в пульсаре В0329+54. По нему получена оценка разности высот формирования излучения на частотах 10 ГГц и 100 МГц, которая составляет «108 см;

- предложена оригинальная методика определения угла аберрации, основанная на измерении смещения центра симметрии конусных компонент относительно центрального компонента на разных частотах;

- впервые показано, что в пульсаре В0329+54 ширина конуса первичной поляризационной моды, в котором излучаются субимпульсы с повышенной интенсивностью, меньше по сравнению с шириной конуса вторичной поляризационной моды.

Достоверность результатов.

Достоверность результатов и выводов диссертации определяется применением строгих математических методов обработки и обоснованностью выбора моделей при интерпретации результатов наблюдений. Достоверность представленных в диссертации результатов поляризационных измерений по оригинальной методике, определяется также их согласованностью с результатами, полученными на высоких радиочастотах методом определения всех параметров Стокса, используемым на антеннах с полной системой облучателей.

Научная и практическая ценность работы.

Полученная информация о поляризационных характеристиках излучения пульсаров на низких радиочастотах представляет несомненный интерес и уже используется в работах специалистов, занимающихся проблемами нейтронных звезд. Свидетельством научной ценности полученных результатов является наличие более 30 положительных ссылок по теме диссертации, в основном, в ведущих зарубежных журналах. Ограничимся перечислением некоторых работ за последние 10 лет в ведущих рецензируемых международных журналах: Astrophysical Jornal (Ap.J.), Astrophysical Jornal Supplement Series (ApJ.Suppl.), Astronomy and Astrophysics (Astron. Astroph.), Monthly Notices of Royal Astronomical Society (MNRAS), содержащих ссылки на работы диссертанта. Например, в работах Thorsett. ApJ. 1991. V.377. Р.263; /Rankin . ApJ. Suppl.

1993.V.85. Р. 145. /McKinnon. ApJ. 1997. V.475. F.763; /Edwards, Stappers, van Leeuwen. Astron. Astroph. 2003. V.402. F.321, /Rankin, Ramachandran. ApJ. 2003. V.590. F.411 и др. использованы результаты низкочастотных поляризационных измерений.

Наибольшее количество ссылок вызвали работы диссертанта по обнаружению и исследованию особенностей переключения мод в пульсаре В0943+10, например: Fhillips, Wolszan. ApJ. 1989. V.344. Р.69. /Zhang, Qiao et al.. ApJ. 1997. V.478. F.313; /Weisberg, Cordes. ApJ.Suppl. 1999. V.121. F.171; /Kramer, Xilouris et.al. ApJ. 1999. V.520.F.324;/Deshpande,Rankin. ApJ. 1999. V.524.F. 1008; /Deshpande, Rankin. MNRAS. 2001. V.322. F.438; /Asgekar, Deshpande. MNRAS. 2001. V.326. F.1249. Методика определения угла аберрации, основанная на измерении смещения центра симметрии пары конусных компонент относительно центрального компонента, впервые предложенная диссертантом, используется в работах Gangadhara, Gupta. Ap.J. 2001. V.555; /Mitra, Rankin. ApJ. 2002. V.577 .F.322, посвященных изучению пульсара В0329+54. Данная методика была применена для определения высоты области излучения конусных компонентов для шести других пульсаров с многокомпонентной формой интегрального импульса в работе Gupta, Gangadhara. ApJ. 2003. V.584.F.418. Результаты, полученные диссертантом, используются также при рассмотрении эффектов, связанных с распространением радиоизлучения в магнитосфере пульсаров; см.,например, Fetrova. Astron. Astroph. 2001.V.378. Р.883.

Апробация работы и публикации.

Результаты докладывались на Всесоюзных и Всероссийских радиоастрономических конференциях №№ XII (1979 г., Звенигород), XIV (1982 г., Ереван), XV (1983 г. Харьков), XDC (1987 г. Таллин), ХХШ (1991 г. Ашхабад), XXV (1993 г., Пущино), XXVI (1995 г., С.-Петербург) и XXVII (1997 г., С.-Петербург), на Всероссийской астрономической конференции (2001 г. С-Петербург) и коллоквиумах Международного Астрономического Союза №128 «Структура магнитосферы и механизмы излучения радиопульсаров» (1991, Лагов, Польша), №160 «Пульсары: прогресс и проблемы» (1996, Сидней, Австралия) и №177 «Пульсарная астрономия на рубеже 2000 и в будущем» (1999, Бонн, ФРГ).

Результаты, изложенные в диссертации, содержатся в 30 публикациях в отечественных и зарубежных научных изданиях:

в 14 ведущих рецензируемых отечественных и международных журналах и в 16 публикациях в трудах 12 Всесоюзных, Всероссийских и международных конференций. Основные результаты, выносимые на защиту, суммированы в статьях, опубликованных в Астрономическом журнале и в Письмах в Астрономический журнал (см. работы диссертанта [3,4,5, 8,10,11,12,13].

Личный вклад автора.

Во всех новых результатах, вынесенных на защиту, вклад диссертанта является основным. Вклад автора был определяющим как в разработке методики поляризационных измерений радиоизлучения пульсаров, так и в проведении наблюдений и последующей обработке данных наблюдений. В совместных работах по теме диссертационной работы роль диссертанта состояла также в постановке задачи, формировании коллектива соавторов, интерпретации полученных результатов. Тексты опубликованных работ в подавляющем большинстве случаев написаны диссертантом самостоятельно с учетом замечаний соавторов. При этом соавторы диссертанта принимали участие в обсуждении полученных результатов и в подготовке статей к публикации.

Обработка результатов наблюдений велась самостоятельно с помощью пакета программ, созданных сотрудниками ПРАО ФИ-АН Володиным Ю.В., Пугачевым В.Д. и Извековой В.А по инициативе и при участии автора. В рамках международного сотрудничества большой вклад в возможность проведения наблюдений пульсара В0943+10 на частоте 430 МГц в обсерватории Аресибо (США) и в подготовку текста статей на английском языке (Suley-manova, Izvekova, Rankin, Rathnashiee 1998 и Rankin, Suleymanova, Deshpande 2003) внесла профессор Университета Вермонт (США) Джоанна М. Ранкин. Инициатива проведения наблюдений на частоте 430 МГц принадлежит диссертанту.

Структура и объем диссертации.

Представленная диссертация является результатом работ, выполненных автором в основном за период 1980 - 2003 г.г., и состоит из Введения, шести глав и Заключения. Диссертационная работа изложена на 254 страницах и включает в себя, 73 рисунков, 11 таблиц, список работ Сулеймановой С А по теме диссертации из 30 наименований и список цитируемой литературы из 119 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.

Во введении дан краткий обзор современного состояния исследований поляризации радиоизлучения пульсаров. Указывается, что подавляющая часть поляризационных измерений выполнена в дециметровом диапазоне на частотах 400-7-1700 МГц. Это связано с тем, что все наиболее крупные радиотелескопы мира на обсерваториях в Аресибо (США), Эффельсберге (ФРГ)» Парксе (Австралия), Гринбэнк (США), Джодрелл Бэнк (Великобритания) и некоторые другие работают преимущественно в дециметровом диапазоне волн. В то же время, на более низких частотах информации о поляризационных характеристиках пульсаров существенно меньше. Радиотелескопы метровых волн с большой собирающей поверхностью, такие как ДКР-1000 и БСА ФИАН решают проблему чувствительности, но для них классический способ определения всех параметров Стокса в метровом диапазоне невозможен, поскольку они являются антеннами, регистрирующими только одну из двух ортогональных составляющих принимаемого сигнала. Для проведения поляризационных измерений на инструментах такого типа была использована специальная методика.

В разделе «Общая характеристика работы» приводится обоснование актуальности работы. Сформулированы задачи и результаты исследований, вносимые на защиту. Показана научная и практическая ценность и апробация работы. Показан личный вклад автора. Кратко представлено содержание диссертации.

В первой главе дается описание метода измерений поляризационных профилей пульсаров на радиотелескопах ДКР-1000 и БСА ФИАН, основанного на эффекте вращения плоскости поляризации в межзвездной магнитоактивной плазме (эффект Фарадея). Суть метода заключается в том, что измеряется глубина и фаза ква-зи-синусоидальной модуляции амплитуды сигнала на выходе многоканального радиометра, подключенного к антенне, принимающей только одну из двух ортогональных составляющих излучения. В каждый такой частотный спектр, соответствующий различным фазам импульса, методом наименьших квадратов вписывается синусоида заданного периода Рг (Для 6 пульсаров значения периода фарадеевской модуляции и, следовательно, меры вращения ЯМ были измерены впервые). Амплитуда аппроксимирующей синусоиды определяет степень линейной поляризации (СЛП), а ее фаза - значение позиционного угла на данной долготе импульса. Усред-

ненное значение сигнала в полосе частот, равной фарацеевскому периоду РГ , соответствует полной интенсивности сигнала. Измеренные значения используются для построения профилей степени и позиционного угла линейной поляризации вдоль профиля импульса в полной интенсивности. К недостаткам метода можно отнести невозможность измерения степени круговой поляризации.

Показано, что описанная выше методика поляризационных измерений имеет не только преимущества, связанные с реализацией высокой чувствительности радиотелескопов БСА ФИАН и ДКР-1000, но и определенные ограничения при использовании данного антенно-аппаратурного комплекса. Это связано с ограниченным интервалом значений меры вращения КМ и меры дисперсии БМ в направлении пульсаров, для которых можно проводить подобные измерения.

Во второй главе представлены результаты измерений параметров линейной поляризации индивидуальных импульсов с мил-лисекундным временным разрешением на частотах 40, 60, 103 и 113 МГц для десяти пульсаров. Поляризационные профили индивидуальных импульсов представлены в форме гистограмм распределения этих параметров по долготе в окне излучения для каждого пульсара на одной или нескольких из перечисленных частот. Такой вид представления результатов, содержащих сотни единиц измерений оказался наиболее наглядным. Построено 21 гистограмм.

Следует сказать, что наиболее длинный список пульсаров, для которых получены такие гистограммы, включает 18 пульсаров и получен на частоте 430 МГц [7]. В таком же виде представлены результаты для 11 пульсаров на 1404 МГц [8] и для 4 пульсаров на 800 МГц [9]. Число пульсаров на всех частотах ограничено, прежде всего, условием, предъявляемым к интенсивности индивидуальных импульсов. В этом смысле наш список пульсаров является достаточно представительным, тем более, что для пяти пульсаров: В0031-07, В0320+39, В0628-28, В0943+10 (для двух форм импульса) и В2217+47 такие гистограммы получены впервые. Сравнение гистограмм распределения ПУ на высоких частотах 430, 800 и 1404 МГц и на частотах < 100 МГц показывает, что они имеют в целом одинаковый вид. Благодаря этому в большинстве случаев удается надежно идентифицировать две ортогональные поляризационные моды на разных частотах. (Согласно терминологии, предложенной в работе [4], две ортогонально поляризованные составляющие радиоизлучения пульсаров называются поляризаци-

онными модами. Первичная поляризационная мода (ППМ) в среднем интенсивнее по сравнению с вторичной поляризационной модой (ВПМ) и чаще встречается в максимуме сильных импульсов.) Обнаружено, что для пульсаров, интегральные импульсы которых содержат парные конусные (сопа1) компоненты (В0031-07, В0329+54, В0834+06, В0943+10, В1133+16, В2020+28) с уменьшением частоты происходит усиление ВПМ. Последнее проявляется как расширение области долгот, где наблюдается ВПМ, и как увеличение ее доли в излучении на данной долготе. Получены новые данные, подтверждающие, что в излучении с интенсивностью ниже некоторого порога возрастает доля ВПМ, что приводит к заметной деполяризации сигнала при накоплении слабых импульсов. Возрастание доли ВПМ наблюдается также в аномальном режиме излучения «переключающихся» пульсаров.

Третья глава посвящена результатам измерений поляризационных профилей интегральных импульсов на метровых волнах для 22-х наиболее мощных по принимаемому потоку пульсаров, имеющих к тому же подходящие значения меры вращения. Для каждого профиля проведено вычисление средне-весового значения СЛП с весом, равным интенсивности импульса на данной долготе. Получено около 40 таких значений. В дальнейшем они используются для сравнительного анализа с высокочастотными данными других авторов, полученными таким же способом. Анализ частотной зависимости показал, что степень линейной поляризации радиоизлучения пульсаров достигает максимума на метровых волнах. Построены компиляционные спектры СЛП. В дополнение к ранее известным видам частотной зависимости степени линейной поляризации усредненных импульсов, которые можно описать единым степенным законом или двумя степенными участками, разделенными «критической» частотой [10], обнаружен новый тип, особенностью которого является наличие двух критических частот. Кроме того, показано, что для ряда пульсаров характер частотной зависимости СЛП существенно отличается даже для соседних компонентов интегрального импульса, что говорит о заметной фрагментации конуса излучения пульсаров.

В четвертой главе говорится об обнаружении эффекта переключения мод в пульсаре В0943+10. В результате наблюдений, проведенных в ПРАО, обнаружено, что пульсар В0943+10 имеет две характерные формы (моды) усредненного импульса. Изменение формы сопровождается изменениями амплитуды!, энергии и

степени линейной поляризации усредненного импульса, а также скорости дрейфа субимпульсов. Такая особенность как равное время жизни двух альтернативных режимов излучения не наблюдается ни у одного другого «переключающегося» пульсара. Другой интересной особенностью пульсара В0943+10 является наличие «переходного процесса» при переключении мод. Было обнаружено, что процесс перехода от одной моды излучения к другой или, иначе говоря, процесс установления альтернативной моды для пульсара В0943+10 не происходит мгновенно, а включает в себя два масштаба времени. Помимо известного по другим переключающимся пульсарам характерного времени изменения формы импульса, меньшего одного периода пульсара, был найден другой более длительный масштаб времени, в течение которого происходит угасание в 3-10 раз интенсивности доминирующего компонента предыдущей моды. Наши наблюдения этого уникального пульсара в широком диапазоне частот от 40 до 430 МГц значительно обогатили наши знания о процессах, связанных со спорадическими переключениями режима излучения пульсаров.

Пятая глава посвящена изучению вопроса о связи между изменениями формы (моды) усредненных импульсов двух «переключающихся» пульсаров и их поляризацией.

На основе изучения поляризационных характеристик индивидуальных импульсов пульсаров В0943+10 и В0329+54 диссертантом был сделан вывод, что в аномальном режиме излучения этих пульсаров возрастает доля вторичной поляризационной моды. Для пульсара В0943 эта доля увеличивается в 2 раза на частоте 103 МГц и в 6 раз на 430 МГц. Для центрального компонента В0329+54 в 2-3 раза на частоте 111.4 МГц. Вывод об увеличении доли ВПМ в излучении аномальной моды подтверждается нами также на основе анализа данных других авторов для пульсаров В0329+54(четвертый компонент, 1700МГц), В0355+54 (2650 МГц) и 1237+25 (430 МГц). Этот результат может сыграть важную роль в понимании природы явления переключения мод в пульсарах.

Показано также, что на частоте 111.4 МГц при изменении формы интегрального импульса пульсара В0329+54 изменение фазы для разных компонент происходит на разную величину: первые три компонента смещаются синхронно на 1.2 мс, а фаза четвертого компонента остается постоянной. Иначе говоря, четвертый компонент не участвует в синхронном смещении фазы других компонентов интегрального импульса при переключении в аномальную мо-

ду, испытывая при этом наибольшие изменения в амплитуде. Такая «независимость поведения» соседних компонентов импульса при переключении мод может указывать на существенные различия локальных условий генерации на данной частоте в разных частях конуса излучения пульсаров.

В шестой главе сообщается об обнаружении эффектов аберрации и ретардации в пульсаре В0329+54. На основе расширенной выборки данных измерений на частотах от 100 МГц до 10 ГГц, включающей оригинальные измерения на частотах 111.4, 103.13, 87.5 и 61 МГц, были выявлены неизвестные ранее особенности частотной зависимости долготного расстояния между боковыми компонентами и центральным компонентом для пульсара В0329+54. В ходе анализа этих особенностей было проведено измерение смещения по долготе центра симметрии конусных компонентов I и IV относительно положения центрального компонента III. Обнаружено, что это смещение увеличивается с длиной волны. Предложено объяснять этот эффект влиянием аберрации и ретардации. Получена оценка разности высот формирования излучения на частотах 10 ГГц и 100 МГц, которая составляет «108 см.

Показано, что для пульсара В0329+54 ширина конуса излучения, связанного с первичной поляризационной модой меньше на 4 ± 1° ширины конуса вторичной поляризационной моды. По-видимому, это различие носит общий характер; в этом случае его можно использовать для идентификации ортогональных поляризационных мод в других пульсарах.

В Заключении дается краткий обзор результатов, полученных диссертантом, список публикаций автора по теме диссертации и список цитируемой литературы.

Литература, цитируемая в автореферате.

1. Radhakrishnan V. et.al. // Nature. 1969. V.221. Р.443.

2. Radhakrishnan V., Cook D.J. // Astrophys. Letters. 1969. V.3. P.225.

3. Манчестер Р., Тейлор Дж. // Пульсары. М.: Мир. 1980.

4. Cordes J.M., Rankin J.M., etal. // AstrophysJ. 1978. V.223.P.961.

5. Vitkevich V.V, Shitov Yu.P. // Nature. 1970. V.226. P.1235.

6. Shitov Yu. P. // Nature Physical Science 1971 V.229. P. 179.

7. Backer D.C., Rankin J.M. // AstrophJ. Suppl. 1980.V.42.P.143.

8. Stinebring D.R., Cordes J.M. et.al. // AstrophJ.Suppl. 1984.V.55.P.247.

9. Stinebring D.R., Cordes J.M. et.al. // AstrophJ.Suppl. 1984.V.55.P.279.

10. Manchester et.al. //Astrophys.J. 1973.V.179.P.L.7.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ СУЛЕЙМАНОВОЙ С.А. ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Сулейманова С.А., Журавлев В. Ф. Поляризация радиоизлучения пульсара РР 0943. // Астрон. журнал. 1974. Т.51. Вып.5. С.927-930.

2. Алексеев Ю.И., Сулейманова С.А. Поляризационные измерения пульсаров на волне 3,5 м.// Астрон. Журнал. 1977. Т.54. Вып.2. С.323-326.

3. Сулейманова С.А., Володин Ю.В., Малофеев В.М. Линейная поляризация средних импульсов пульсаров PSR 0950+08 и PSR 1133+16 на частоте 39 МГц. // Астрон. журнал. 1983. Т.60. Вып. 3. С.554-559.

4. Сулейманова С.А., Извекова В.А. Обнаружение двух мод излучения пульсара PSR 0943+10 на метровых волнах.// Астрон. журнал. 1984. Т.61. Вып.1. С.53-59.

5. Сулейманова С.А., Володин Ю.В., Шитов Ю.П. Поляризация средних импульсов профилей пульсаров на частоте 102,5 МГц. // Астрон. журнал. 1988. Т.65. Вып.2. С.349-365.

6. Сулейманова С.А. Линейная поляризация средних импульсов пульсаров на частотах 102,5 ,60 и 40 МГц. //Труды Физического ин-та им. П. Н. Лебедева. 1989. Т.199. "Наука". Москва. С.42-67.

7. Suleymanova S.A.,Shitov Yu.P. Secular variations of the integrated pulse profile of, and torque on, PSR 2217+47: precession ofthe neutron star? // The Astrophysical Jornal. 1994. V. 422. L17-L20.

8. Сулейманова С.А., Извекова В.А., Особенности процесса переключения мод радиоизлучения в пульсаре В0943+10.// Письма в Астрономический журнал. 1996. Т. 22. Вып. 12. С.905-909.

9. Suleymanova S.A., Izvekova VA, Rankin J.M., Rathnasree N. Individual and integrated pulse properties of PSR 0943+10 involved in mode changing phenomenon.// Journal of Astrophysics and Astronomy. 1998.V.19.P.1-18.

10. Сулейманова С.А., Пугачев В.Д. Необычная частотная зависимость линейной поляризации радиоизлучения пульсара В0329+54. // Астрон. журнал. 1998. Т.75. Вып. 2. С.287-294

11. Малов И.Ф., Сулейманова С.А. Обнаружением эффектов аберрации и ретардации в пульсаре В0329+54.// Астрон. журнал. 1998. Т. 75.ВыпЗ.С.441-445.

12. Сулейманова С.А., Пугачев В.Д. Поведение характеристик импульсов пульсара В0329+54 в ближайшей окрестности момента

переключения режима излучения на частоте 111.4 МГц.// Астрон. журнал. 2002(a). Т.79. Вып.1. С.38-53.

13. Сулейманова С.А., Пугачев В.Д. Поляризация индивидуальных импульсов пульсаров на низких радио частотах 40, 60 и 103 МГц.// Астрон. журнал. 2002(6). Т.79. Вып.4. С.345-363.

14. Rankin J.M., Suleymanova S.A., Deshpande A.A. The topology and polarization of sub-beams associated with the "drifting" subpulse emission of pulsar B0943+10. III. Analysis of Pushchino 103/40-MHz ob-servations.//Mon.Not.Roy. Astron.Soc. 2003. V.340. P.1076-1086.

15. Сулейманова С.А., Володин Ю.В., Шитов Ю.П. Поляризационные измерения пульсаров на частоте 102.5 МГц. // Тезисы докладов XII Всесоюзной конференции по галактической и внегалактической радиоастрономии 1979. г. Звенигород. С.5.

16. Володин Ю.В., Добыт Г.И., Малофеев В.М., Сулейманова С.А Измерение линейной поляризации радиоизлучения пульсаров с помощью многоканального анализатора спектра. //Тезисы докладов XIV Всесоюзной радиоастрономической конференции 1982. г. Ереван. С.371.

17. Сулейманова С А, Извекова В.А.. Обнаружение двух мод излучения пульсара PSR 0943+10 на метровых волнах. // Тезисы докладов XV Всесоюзной конференции по галактической и внегалактической радиоастрономии. 1983. г. Харьков.С.162.

18. Сулейманова С.А., Володин Ю.В., Соин А.Г., Шитов Ю.П. Линейная поляризация пульсаров на метровых волнах. // Тезисы докладов XIX Всесоюзной конференции по галактической и внегалактической радиоастрономии. 1987. г. Таллин.С.188.

19. Suleymanova S.A., Pugachev V.D. Observation of the linear polarization of pulsar integrated pulses and sub-pulses at meter wavelengths.// Proceedings of the IAU Colloquium #128 (The magnetospheric structure and emission mechanisms of radio pulsars). 1990. Poland. P.387-390.

20. Сулейманова С.А., Пугачев В.Д. Исследование поляризации индивидуальных импульсов пульсаров на низких частотах.// Тезисы докладов ХХШ Всесоюзной радиоастрономической конференции. 1991 г. Ашхабад. С. 182.

21. Сулейманова С.А., Шитов Ю.П. Вековое изменение формы усредненного импульса и тормозящего момента пульсара PSR В2217+477/ Тезисы докладов XXV Всероссийской Радиоастрономической конференции. 1993. г. Пущино.С.102.

22. Сулейманова С.А., Извекова В.А., Пугачев В.Д. Исследование ортогональных поляризационных мод в излучении пульсаров.// Тезисы докладов XXV Всероссийской Радиоастрономической конференции. 1993.Г. Пущино.С.117.

23. Извекова В.А., Сулейманова С.А., Ранкин Д.М. Процесс переключения мод в радиоизлучении пульсара В0943+10.// Тезисы докладов XXVI Всероссийской Радиоастрономической конференции. 1995. г. С-Петербург.С. 120.

24. Сулейманова С.А., Извекова В.А., Пугачев В.Д. Поляризация индивидуальных импульсов радиоизлучения пульсаров в метровом диапазоне волн.// Тезисы докладов XXVI Всероссийской Радиоастрономической конференции. 1995. г. С-Петербург. С.122.

25. Suleymanova S.A., Izvekova V.A., Rankin J.M. Properties of individual and integrated pulses drawn into mode changing phenomenon in PSR 0943+10 at 40,103 and 430 MHz.// Proceedings of the IAU Colloquium #160 (Pulsars: problems and progress), Astronomical Society of the Pacific Series. V. 105.1996. P.223-224.

26. Suleymanova S .A., Izvekova V.A., Pugachov V.D. Individual pulse polarization at low frequencies.//Proceedings of the IAU Colloquium #160 ( Pulsars: problems and progress). Astronomical Society of the Pacific Series. V. 105.1996. P.257-260.

27. Сулейманова С.А., Пугачев В.Д. Необычная частотная зависимость линейной поляризации и расстояния между компонентами интегрального профиля пульсара В0329+54.// Тезисы докладов XXVII Всероссийской Радиоастрономической конференции. 1997. г.С-Петербург.С.233.

28. Малов И.Ф., Сулейманова С.А. Обнаружение эффектов аберрации и ретардации в пульсаре В0329+54.// Тезисы докладов XXVII Всероссийской Радиоастрономической конференции. 1997. г. С-Петербург.С.243.

29. Suleymanova S.A. A decade of low frequency pulsar polarimetry at PRAO: a review of the main results.// Proceedings of the IAU Colloquium #177 (Pulsar astronomy-2000 and beyond). Astronomical Society of the Pacific Series. V.202. 2000. P.201-204.

30. Сулейманова С.А., Пугачев В.Д. Поведение характеристик импульсов пульсара ВОЗ 29+54 в ближайшей окрестности момента переключения режима излучения на частоте 111.4 МГц.// Тезисы докладов Всероссийской астрономической конференции. 2001 г. С-Петербург.С.169.

Научное издание

Автореферат С.А.Сулеймановой

Налоговая льгота - общероссийский классификатор продукции 0К-005-93. том 2; 953000 - книги и брошюры. 1

Подписано в печать 19.10 04 г. Заказ 10098Р. Тираж 100 экз. Услпеч.л. 1,0. Отпечатано с оригинала-макета в Объединенном научно-техническом издательстве Путинского научною центра РАН.

142290, г. Пущино Московской обл, проспект Науки, 3 ОНТИ

123890

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Цель работы.

Адекватность материальной базы.

Основные результаты, выносимые на защиту.

Научная новизна работы.

Научная и практическая ценность работы.

Апробация работы и публикации.

Личный вклад автора.

Структура и объем диссертации.

Содержание диссертации.

ГЛАВА 1. МЕТОДИКА ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

ПУЛЬСАРОВ НА МЕТРОВЫХ ВОЛНАХ.

1.1. Некоторые особенности радиоизлучения пульсаров.

1.2. Радиотелескопы метровых волн ПРАО ФИАН.

1.3. Аппаратура для регистрации излучения пульсаров.

1.4. Метод измерений линейной поляризации радиоизлучения пульсаров с использованием эффекта Фарадея.

1.5. Методика обработки результатов наблюдений.

Программа POLAR. Ошибки измерений.

1.6. Критерии выбора пульсаров для поляризационных измерений.

1.7. Содержание главы 1.

ГЛАВА 2. ПОЛЯРИЗАЦИЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ

ПУЛЬСАРОВ НА НИЗКИХ РАДИОЧАСТОТАХ.

2.1. Диаграммы статистического распределения по долготе степени и угла линейной поляризации индивидуальных импульсов пульсаров.

2.1.1. Описание и обсуждение результатов измерений. Представленные тексты докторской диссертации и автореферата этой диссертации полностьюответствуют текстам ранее защищенной кандидатской диссертации и автореферата кандидатской диссертации автора (Сулейманова С. А. Кандидатская диссертация, ФИАН, М.:2003,254 и Сулейманова С.А. Автореферат кандидатской диссертации, ФИАН, М.:2003,16). Основание: 1) п.34 действующего Положения о порядке присуждения ученыхепеней, 2) решение ВАК №17к/2 от 09 апреля 2004 г.

2.2. О связи поляризационных характеристик с параметрами дрейфа субимпульсов.

2.3. Основные результаты сравнительного анализа низкочастотных и высокочастотных данных.

ГЛАВА 3. МНОГОЧАСТОТНЫЕ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ

ИЗМЕРЕНИЯ УСРЕДНЕННЫХ (ИНТЕГРАЛЬНЫХ) ИМПУЛЬСОВ ПУЛЬСАРОВ НА НИЗКИХ РАДИОЧАСТОТАХ.

3.1. Результаты поляризационных измерений интегральных импульсов пульсаров.

3.2. Поляризационные профили интегральных импульсов пульсаров на метровых волнах.

3.3. Анализ частотной зависимости степени линейной поляризации интегральных импульсов пульсаров.

3.4. Необычная частотная зависимость степени линейной поляризации радиоизлучения пульсара В0329+54.

Обнаружение пульсаров. В июле 1967 г. группа британских радиоастрономов под руководством Энтони Хьюиша приступили к осуществлению нового проекта по исследованию межпланетных мерцаний точечных радиоисточников на волне 3.7 метра. Спецификой этих наблюдений было использование малой постоянной времени радиометра во избежание сглаживания быстрых флуктуаций интенсивности в приемнике. Именно это обстоятельство позволило впервые зарегистрировать импульсное излучение с периодом около 1 секунды от «неопознанного» радиоисточника. Серия строго периодических импульсов привлекли внимание аспирантки Джоселин Белл. После определения космического происхождения сигналов в феврале 1968 г. появилось первое сообщение об обнаружении радиоисточников нового типа (Hewish, Bell et.al. 1968). Было предложено называть их пульсарами, исходя из строго периодического характера приходящих импульсов. Первый из обнаруженных пульсаров получил название CP 1919+21. В название пульсара вошли значения его прямого восхождения и склонения: а=19 19 и 5=+21°. Первые буквы в названии пульсара означали Cambridge Pulsar. Традиция называть вновь обнаруживаемые пульсары по названию обсерватории, где проводились наблюдения сохранялась несколько лет. Так, пульсар, обнаруженный в Пущино в декабре 1968 г. имел первое название РР0943+10 (Пущин-ский Пульсар) (Алексеев, Виткевич, Журавлев, Шитов 1969). Позднее, когда число обнаруженных пульсаров стало исчисляться сотнями было введено единое обозначение пульсаров-PSR (Pulsed Source of Radioemission). Современное обозначение первого пульсара- PSRB1919+21 или PSR J1921+2153 в зависимости от эпохи (В 1950 или J2000), к которой относятся экваториальные координаты. К концу 90-х годов обнаружено около 1300 пульсаров; им посвящены несколько сотен статей и несколько монографий.

Происхождение пульсаров. К настоящему времени твердо установлено, что импульсный характер принимаемого сигнала обусловлен быстрым вращением нейтронной звезды, излучающей из узких областей вблизи магнитных полюсов (эффект маяка). Существование нейтронных звезд как остатка взрыва сверхновых звезд было предсказано еще в 1934 г. Бааде и Цвики (Baade, Zwicky 1934) задолго до их обнаружения. После обнаружения пульсаров в центре остатков взрыва сверхновых Vela Х-1 (Large et.al.1968) и Кра-бовидной туманности (Staelin, Reifenstein 1968) природа происхождения пульсаров стала очевидной. Пульсары являются последним этапом эволюции сверхмассивных звезд. Когда в результате выгорания основной массы вещества, лучистое давление больше не может уравновешивать силу гравитации, звезда коллапсирует. В результате коллапса образуется нейтронная звезда с массой 1.4-Т-2.5 масс Солнца, радиусом 10 км и плотностью вещества 10131014 г/см3 (Манчестер, Тейлор 1980). При таких плотностях электроны «вдавливаются» в протоны с образованием нейтронов и электронных нейтрино. Мгновенное освобождение громадной энергии нейтрино разносит внешнюю оболочку родительской звезды в межзвездное пространство. При коллапсе сохраняется момент вращения звезды; ее скорость вращения возрастает до нескольких сотен оборотов в секунду. Аналогично сохраняется и магнитный поток; благодаря высокой проводимости вещества звезды, на

1 9 пряженность магнитного поля нейтронной звезды достигает 10 Гс. Электрическое поле, возникающее при вращении намагниченной звезды, вырывает заряженные частицы с ее поверхности (Goldreich, Julian 1969). При движении этих зарядов вдоль открытых силовых линий магнитного поля возникает радиоизлучение, получившее название «излучение кривизны» (Ruder-man, Sutherland 1975). Потеря энергии через излучение компенсируется потерей момента вращения, т.е. замедлением вращения звезды. Нейтронные звезды, возникшие по описанному сценарию, в основном, являются радиопульсарами. В исключительных случаях (пульсар в Крабовидной туманности) наблюдается также оптическое, рентгеновское и гамма - излучение (Cocke et.al. 1969, Fritz et.al. 1969, Hiller et.al. 1970).

Альтернативный механизм образования нейтронных звезд работает в тесных двойных системах (Whelan & Iben,1973). В паре из белого карлика и красного гиганта может происходить перетекание вещества на белый карлик. Когда масса белого карлика превысит критическую, звезда «безшумно» кол-лапсирует с последующей трансформацией в нейтронную звезду. Излучение, возникающее в процессе аккреции, наблюдается в рентгеновском диапазоне, поэтому такие пары называются двойными рентгеновскими системами. В дальнейшем мы будем обсуждать только радиопульсары.

Магнитосфера пульсаров. При такой большой напряженности магнит

12 ного поля звезды как 10^ Гс, все физические процессы, происходящие в области пространства около звезды, определяются магнитным полем и соответствующим ему электрическим полем. Эта область называется магнитосферой пульсара. В первом приближении конфигурация магнитных силовых линий соответствует дипольному полю. У самой поверхности звезды начинают играть роль мультипольные составляющие поля (Barnard, Arons 1982, Davies et.al. 1984), а в верхней магнитосфере нарастают деформации силовых линий, вызванные вращением звезды (Шитов, 1983, Шитов и др. 1985, Barnard 1986). До расстояния, соответствующего радиусу светового цилиндра Rlc=c/П—с Р/2тг, плазма, заполняющая магнитосферу, сохраняет режим твердотельного вращения с периодом вращения звезды. Это область замкнутых силовых линий магнитного дипольного поля. В одной из простых моделей (Goldreich, Julian 1969), объясняющей высокую яркостную температуру пульсаров, заряженные частицы могут ускоряться вдоль незамкнутых силовых линий, исходящих из магнитных полюсов. Ускоренное движение частиц вызывает радио излучение в направлении их движения. В истекающей плазме формируются сгустки, излучающие когерентно, что объясняет высокую светимость и поляризацию излучения пульсаров. Такое излучение «кривизны» поляризовано в плоскости кривизны силовой линий, включающей магнитную ось. Из сказанного следует, что поляризационные измерения дают важную и, возможно, главную информацию о геометрии магнитного поля пульсаров. Именно поляризационные измерения пульсара PSR В0833-45, которые показали плавное и значительное по амплитуде изменение угла плоскости поляризации вдоль среднего импульса, уже вскоре после обнаружения пульсаров позволили утверждать, что излучение исходит из областей магнитных полюсов звезды и создать первую теоретическую модель магнитосферы пульсаров - модель «вращающегося вектора» (Radhakrishnan, Cook 1969). Предложенная ими модель «вращающегося вектора» предполагает, что указанные особенности поведения позиционного угла плоскости поляризации (ПУ) определяется геометрией магнитных силовых линий дипольного магнитного поля пульсара при прохождении луча зрения наблюдателя по центру диполя. Для других пульсаров при произвольном значении угла между осью конуса диполя и луча зрения величина полного изменения ПУ будет изменяться от 0° до 180°. Форма изменения ПУ по долготе, следовательно, дает возможность в принципе определить основные углы, определяющие геометрию пульсара. К ним относятся углы, которые составляет луч зрения в картинной плоскости с осью вращения пульсара и осью магнитного диполя.

Импульсное излучение пульсаров. К настоящему времени установлено, что пульсары представляют собой нейтронные звезды, излучающие из узкой области открытых магнитных силовых линий вблизи магнитных полюсов. Периодичность прихода импульсов пульсаров связана с эффектом маяка при вращении звезды при условии, что излучение генерируется из ограниченной области магнитосферы нейтронной звезды. Высокая стабильность частоты вращения пульсаров обусловлена сочетанием большого момента инерции и исключительной компактностью нейтронных звезд. Для уже обнаруженных в Галактике около 1300 пульсаров периоды вращения (Р) находятся в интервале от 1.5 мс до 8.5 с. Пульсары с периодами менее 20 мс принято называть «миллисекундными пульсарами», а с более длинными периодами - «нормальными». В данной диссертации рассматриваются только нормальные пульсары.

Яркостная температура. Помимо высокой стабильности периодов пульсары отличаются высокой яркостной температурой, которая находится в пределах 1023 К -ИО30 К и указывает на когерентный характер излучения. Пульсары являются наиболее яркими объектами радионеба, излучающими в широком диапазоне частот от 20 МГц до 80 ГГц. Радиопоток типичного пульсара растет с понижением рабочей частоты, достигая максимума на частотах 50-И00 МГц, а затем начинает падать (заваливаться) на низких частотах. Распределение спектральных индексов в диапазоне 102-400 МГц близко к нормальному со средним значением а = 1.47 при а = 0.76 для выборки из 175 пульсаров. Значения плотности потока пульсаров на частоте 102.5 МГц, в основном, заключены в пределах от 20 до 1000 мЯн (Malofeev et.al.1994).

Поляризация радиоизлучения пульсаров. Современное состояние проблемы.

Поляризационные измерения на высоких радиочастотах.

Поляризационные измерения сразу заняли важное место в исследовании механизма излучения и конфигурации магнитного поля этих объектов. К настоящему времени подавляющая часть поляризационных измерений выполнена на частотах 400-И 700 МГц. Это связано с тем, что все наиболее крупные радиотелескопы мира на обсерваторях в Аресибо(США), Эффельс-берге (ФРГ), Парксе (Австралия), Гринбэнк (США), Джодрелл Бэнк (Великобритания) и некоторые другие работают преимущественно в дециметровом диапазоне волн. Сопровождение источника с длительным накоплением сигнала позволяет получить высокое отношение сигнал / шум даже для пульсаров с низкими радио потоками. Результатом такого накопления являются интегральные, или усредненные импульсы.

Интегральные импульсы.

Поляризация интегральных импульсов ряда пульсаров в дециметровом диапазоне волн впервые была измерена Лайном и Смитом (Lyne, Smith, 1968). Последующие измерения показали, что поляризация пульсаров в отличие от других радиоисточников не растет, а падает с частотой. (Manchester et.al. 1973; Morris et.al. 1981b). (Наблюдения космических радиоисточников показывают: чем выше рабочая частота, тем выше поляризация излучения. Все радиоисточники, включая Галактический фон, остатка сверхновых, нормальные галактики, радиогалактики, квазары и т.д., подчиняются этому правилу). Измерения также показали, что наиболее типичное значение степени линейной поляризации (СЛ11) усредненных импульсов пульсаров составляет 20-40 % (Lyne et.al. 1971), достигая в некоторых случаях значений, близких к 100 %. Напомним, что излучение большинства космических радиоисточников является слабо поляризованным и СЛП около 10% принято для них считать высокой.

Поляризация интегральных импульсов пульсаров уменьшается с частотой с индексом деполяризации, меняющимся в больших пределах - от -0.13 до -1.35 (Manchester et.al. 1973; Morris et.al. 1981b). Примерно для одной трети из списка, включающего тридцать пульсаров (Morris et.al. 1981b) индекс резко увеличивается при превышении, так называемой, «критической» частоты поляризации.

Круговая поляризация обычно не превышает 10%, в редких случаях достигая 50% только на определенных долготах в нескольких пульсарах. Частотная зависимость круговой поляризации плохо изучена.

Индивидуальные импульсы.

Первые поляризационные измерения индивидуальных импульсов нескольких самых мощных пульсаров были проведены в 1969 г. на частотах 610 МГц (Clark, Smith 1969) и 2295 МГц (Ekers, Moffet 1969) вскоре после их обнаружения. Практически в это же время на радиотелескопе ДКР-1000 Радиоастрономической станции ФИАН (г. Пущино) проводились поляризационные измерения пульсаров в наиболее низкочастотной части радиодиапазона. Так, например, наблюдения пульсара В1133+16, проведенные на частоте 63 МГц в 1970 г. позволили обнаружить быстрые (от импульса к импульсу) дискретные изменения позиционного угла на 90° (Шитов 1972). Первая работа, обобщающая результаты поляризационных измерений индивидуальных импульсов для достаточно большой выборки из 12 пульсаров на частотах между 110 и 450 МГц была опубликована в 1975г. (Manchester et.al. 1975). Она показала, что скачки ПУ на 90° происходят от импульса к импульсу на фиксированной долготе, между соседними компонентами индивидуального импульса (субимпульсами) и на фронтах самих субимпульсов. Результаты работы продемонстрировали широкую распространенность такого явления как наличие в излучении пульсаров двух составляющих с взаимно перпендикулярной ориентацией позиционного угла. Теоретически, в соответствии с моделью «вращающегося вектора» (Radhakrishnan, Cook 1969), позиционный угол плоскости поляризации должен монотонно поворачиваться по долготе вдоль импульса со скоростью, обусловленной ориентацией оси вращения и оси магнитного диполя относительно луча зрения наблюдателя. На практике это наблюдается только в тех редких случаях, когда одна из мод значительно интенсивнее другой в пределах всего окна излучения. В общем случае, характер поведения ПУ вдоль импульса для большинства пульсаров отражает статистику распределения двух ортогональных поляризационных мод в излучении, с весом, пропорциональным ее интенсивности. Принято называть более интенсивную поляризационную моду первичной (ППМ), а конкурирующую с ней моду - вторичной (ВПМ). При равенстве энергий двух мод в той или иной фазе импульса будет наблюдаться локальный минимум в значении СЛП, а позиционный угол будет испытывать скачки на 90° случайного характера (McKinnon, Stinebring 1996). Таким образом, в большинстве случаев интегральный профиль ПУ не пригоден для точного определения скорости поворота ПУ по долготе, и, в конечном счете, для определения геометрии магнитных силовых линий в области излучения пульсара.

Измерения, проводимые для индивидуальных импульсов, позволяют разрешить две поляризационные моды в распределении ПУ и выявить характер изменения интенсивности, угла и степени поляризации каждой из мод по долготе. Необходимым условием для понимания механизма излучения пульсаров является также знание характера частотной зависимости поляризационных параметров в как можно более широком диапазоне частот.

Наиболее полная информация о поляризационных свойствах индивидуальных импульсов накоплена на частотах вблизи 400 МГц. В работе (Backer, Rankin 1980) по результатам наблюдений в обсерватории Аресибо (Arecibo Observatory) на 430 МГц для 18 пульсаров результаты были впервые представлены в виде гистограмм долготного распределения степени и угла поляризации. Такой вид представления результатов, содержащих сотни единиц измерений оказался наиболее наглядным. В таком же виде представлены результаты для 11 пульсаров на 1404 МГц (Stinebring et.al. 1984а) и для 4 пульсаров на 800 МГц (Stinebring et.al. 1984b). Иначе представлены результаты наблюдений на частотах 400 МГц (9 пульсаров), 1400 МГц (4), 285 МГц (2) и 147 МГц (1) в обзоре (Manchester et.al. 1975), а именно: поляризация индивидуальных импульсов дана в виде кривой усредненных значений СЛП по долготе. (Ниже мы используем оба типа представления наших низкочастотных данных). В других работах рассматриваются свойства индивидуальных импульсов единичных пульсаров: В0823+26, В0834+06, В2303+30, 430МГц (Rankin et.al. 1974), В2020+28, 430 МГц (Cordes et.al. 1978), В0823+26Д404 МГц (Gil et.al.1991), В0329+54, 408 (Gil, Lyne 1995) и 1700 МГц (Bartel et.al. 1982).

Поляризационные измерения на низких радиочастотах.

К настоящему времени, на частотах ниже 200 МГц информация о поляризации излучения пульсаров, полученная с помощью полноповоротных телескопов, ограничена данными измерений на частоте 150 МГц в общей сложности для 11 пульсаров (Lyne et.al. 1971, Schwarz, Morris 1971). На более низких частотах измерения не проводились. Объясняется это в значительной степени уменьшением эффективной площади полноповоротных инструментов на низких частотах. Радиотелескопы метровых волн с большой-собирающей поверхностью, такие как ДКР-1000 и БСА ФИАН решают проблему чувствительности, но для них классический способ определения всех параметров Стокса в метровом диапазоне невозможен, поскольку они являются антеннами с горизонтальной поляризацией. Это отличает их от радиотелескопов дециметрового и миллиметрового диапазона, имеющих в фокусе два ортогональных облучателя. В 1965 г. сотрудником ПРАО Удальцовым В.А. был предложен метод поляризационных измерений с помощью антенн с горизонтальной поляризацией, использующий эффект Фарадеевского вращения плоскости поляризации сигнала в ионосфере Земли (Удальцов 1965). Предполагалось использовать этот метод для поляризационных измерений синхротронного излучения Галактики и дискретных источников. Однако по ряду причин, в том числе из-за низкой поляризации радиоизлучения таких источников, этот проект не был реализован.

Метод поляризационных измерений с использованием эффекта Фара-дея был успешно применен для высоко поляризованного излучения пульсаров. Первые поляризационные измерения проводились с начала 70-х годов на радиотелескопах Радиоастрономической станции ФИАН (в настоящее время - Пущинская Радиоастрономическая обсерватория, или сокращенно -ПРАО) для ряда обнаруженных к тому времени пульсаров: В0628-28, В0943+10, В1133+16 и В2217+47 (Vitkevich, Shitov 1970, Shitov 1971, Шитов 1972, Сулейманова, Журавлев 1974). Измерения проводились на частотах в диапазоне 63-105 МГц с помощью 12-канального приемника с интервалом между соседними каналами и полосой каждого канала 70 кГц. Сигнал на вход приемника поступал с антенны Восток-Запад радиотелескопа ДКР-1000 с горизонтальной поляризацией. Регистрация импульсов проводилась на 12 канальный быстродействующий светолучевой самописец с записью на фотобумаге. Из записи последовательности индивидуальных импульсов для измерений отбирались наиболее мощные. (Технической возможности накопления последовательных импульсов на то время не было). Дальнейшая обработка проводилась ручным способом. Строился спектр выбранного импульса. Степень линейной поляризации в максимуме импульса измерялась по глубине квазисинусоидальной модуляции спектра. Результаты обработки первых записей сразу показали, что период наблюдаемой модуляции амплитуды сигнала по частоте в основном определяется мерой вращения в межзвездной среде. Наличие такой модуляции позволяло не только измерить степень линейной поляризации нескольких наиболее сильных импульсов, но и среднюю величину магнитного поля межзвездной среды в направлении пульсара.

Следующим шагом в изучении поляризации индивидуальных импульсов в ФИАНе стали начавшиеся в 1972 году регулярные наблюдения пульсаров на ДКР-1000 в комплексе с дополнительной «поляризационной антенной» с вертикальной поляризацией. Определялись все четыре параметра Стокса на частоте 86 МГц. Серия наблюдений трех пульсаров В0834+06, В0950+08 и В1133+16 (Алексеев, Сулейманова 1977) показала, что линейная поляризация индивидуальных импульсов всех трех пульсаров растет с понижением рабочей частоты. Следует, однако, сказать, что данное направление поляризационных измерений не получило дальнейшего развития. Основным препятствием для получения достоверных данных стала сложная система калибровки сигнала, получаемого с двух антенн.

После создания 128-канального приемника с высокой стабильностью его параметров и широкой общей полосой 2.5 МГц стало ясно, что метод определения характеристик линейной поляризации по Фарадеевской модуляции амплитуды сигнала на выходе многоканального приемника обладает значительными преимуществами перед другими. В первую очередь к ним относится простота калибровки частотных каналов. К недостаткам метода можно отнести невозможность измерения круговой поляризации.

Поляризационный обзор, проводящийся с начала 90-х годов с помощью данной методики на базе нескольких многоканальных приемников с узкими полосами и малыми постоянными времени позволили получить результаты, сопоставимые по точности, временному разрешению и форме представления с данными на высоких частотах. Результаты этого обзора, проведенного для относительно обширной выборки из десяти пульсаров, на трех частотах 103, 60 и 40 МГц представлены в настоящей работе. Для нескольких пульсаров из нашего списка есть соответствующие данные измерений на более высоких частотах, что дает возможность проследить эволюцию поляризационных свойств индивидуальных импульсов по частоте при переходе от дециметрового к метровому диапазону волн.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Настоящая диссертация включает в себя результаты многолетних наблюдений с целью изучения поляризации радиоизлучения пульсаров на метровых волнах.

Актуальность проблемы, затронутой в диссертации, связана с исследованием и пониманием феномена пульсара и в первую очередь - механизма его радиоизлучения, который все еще остается до конца не понятым даже после тридцати лет интенсивных исследований радиоастрономами всего мира. Аномально высокие значения плотности материи внутри нейтронных звезд, напряженности магнитного поля и скорости движения плазмы, приближающиеся к скорости света, создают условия для проявления многих эффектов, не наблюдаемых в объектах другого типа. Одним из самых замечательных свойств пульсаров, отличающим эти объекты от других известных космических источников, является высокая степень линейной поляризации их излучения.

Поляризационные измерения занимают важное место в исследованиях пульсаров. Достаточно сказать, что на их основе был сделан выбор в пользу общепринятой к настоящему времени модели полого конуса излучения пульсаров (hollow-cone model) (Radhakrishnan et.al. 1969). Быстрое изменение позиционного угла на величину более 50° в пределах узкого импульса пульсара В0833-45) в созвездии Парусов (Radhakrishnan, Cook 1969) навело исследователей на мысль, что область излучения может находиться вблизи магнитного полюса нейтронной звезды. Поляризационные измерения излучения пульсаров велись очень интенсивно с момента их обнаружения и к настоящему времени накоплен большой наблюдательный материал (Манчестер, Тейлор 1980). Результаты поляризационных измерений пульсаров на «классических» частотах 400 1700 МГц, на которых работают все крупнейшие радиотелескопы мира, позволили приблизиться к пониманию механизма излучения, процессов распространения излучения в магнитосфере пульсаров и конфигурации магнитного поля этих космических объектов.

С другой стороны, следующие шаги в этом направлении требуют информации о поляризации радиоизлучения пульсаров в самой низкочастотной части радиодиапазона - < 100 МГц. Задача получения такой информации и была поставлена диссертантом. Актуальность этой задачи обусловлена возрастающим интересом к результатам исследований пульсаров на метровых волнах, которые необходимы для построения модели периферийных слоев магнитосферы пульсаров. Низкочастотные поляризационные измерения пульсаров важны также для выяснения природы двух ортогонально поляризованных компонент радиоизлучения пульсаров, так называемых, поляризационных мод (Cordes, Rankin et.al. 1978). Изучение этого явления на низких радиочастотах позволит точнее определить характер частотной зависимости интенсивности каждой из поляризационных мод, что важно для понимания механизма радиоизлучения в целом и условий распространения радиоволн в магнитосфере пульсаров.

В диссертации большое внимание уделено результатам комплексных исследований двух «переключающихся» пульсаров В0329+54 и В0943+10. Изучение на метровых волнах изменений, происходящих в состоянии поляризации одновременно с изменением формы усредненного импульса, может сыграть важную роль в понимании природы явления «переключения мод» в пульсарах.

Уникальность полученных диссертантом результатов определяется тем, что до настоящего времени эти задачи можно было решить только на крупнейших в мире радиотелескопах метрового диапазона волн ДКР-1000 и БСА ФИАН Пущинской Радиоастрономической обсерватории.

Цель настоящей работы заключалась в получении новых данных об особенностях поляризации излучения пульсаров на метровых волнах на основании многочастотных наблюдений и всестороннего анализа их результатов. Для этого потребовалось: а) разработать методику измерения степени и угла линейной поляризации для различных фаз импульса с целью определения формы «поляризационных профилей» при наблюдениях на антеннах с одной линейной поляризацией; б) провести наблюдения пульсаров и проанализировать наблюдаемые особенности поляризационных профилей на метровых волнах по сравнению с высокочастотными данными; в) проанализировать связь поляризационных свойств радиоизлучения с другими важнейшими характеристиками пульсаров, такими как: интенсивность, форма и фаза импульса, скорость и направление долготного дрейфа субимпульсов. Следует отметить, что основной акцент при выполнении данной работы делался на экспериментальную часть, а именно: на начало создания поляризационного каталога пульсаров на метровых волнах

Адекватность материальной базы. Используемая диссертантом методика поляризационных измерений усредненных и, в особенности, индивидуальных импульсов пульсаров опирается, прежде всего, на высокую чувствительность радиотелескопов ДКР-1000 и БСА ФИАН, которая остается непревзойденной вплоть до настоящего времени. Благодаря активному развитию антенно-аппаратурного комплекса в ПРАО в 80-х годах исследования поляризации радиоизлучения пульсаров получили новый импульс. Поляризационный обзор, проведенный на базе новых многоканальных приемников с узкими полосами и малыми постоянными времени, позволил получить результаты, сопоставимые по точности, временному разрешению и форме представления с данными на высоких частотах.

Основные результаты, выносимые на защиту.

На защиту выносятся основные результаты работы, полученные лично соискателем, новые в исследовании пульсаров:

1. Решена важная научная проблема экспериментального определения свойств линейно поляризованного излучения пульсаров в самой низкочастотной части радиодиапазона <100 МГц. Разработана и реализована оригинальная методика измерений поляризационных профилей импульсов пульсаров, основанная на определении глубины и фазы фарадеевской модуляции сигнала на выходе многоканального приемника, подключенного к антенне, регистрирующей только одну из двух ортогональных составляющих сигнала. Впервые проведен поляризационный обзор на метровых волнах с использованием крупнейших в мире радиотелескопов метрового диапазона длин волн ДКР-1000 и БСА ФИАН. Получено 40 поляризационных профилей усредненных импульсов 22-х пульсаров и построено 21 гистограмм распределения степени и позиционного угла линейной поляризации индивидуальных импульсов в окне излучения 10 пульсаров. Измерения проводились на частотах вблизи 40, 60, 103 и 110 МГц на одной или одновременно на двух из перечисленных частот с миллисекундным временным разрешением. В дополнение к ранее известным видам частотной зависимости степени линейной поляризации усредненных импульсов, которые можно описать единым степенным законом или двумя степенными участками, разделенными «критической» частотой, обнаружен новый вид, особенностью которого является наличие двух критических частот. Показано, что для пульсаров, усредненные импульсы которых содержат парные конусные компоненты (В0031-07, В0329+54, В0834+06, В0943+10, В1133+16, В2020+28), с уменьшением частоты происходит усиление вторичной поляризационной моды.

2. Обнаружен эффект изменения режима излучения («переключения мод») у первого Пущинского пульсара В0943+10. При исследовании этого пульсара на частотах 40 и 430 МГц обнаружен медленный процесс изменения формы импульса, названный нами «переходным процессом», который длится десятки минут и предвосхищает быстрые (секунды) изменения формы усредненного импульса пульсара В0943+10 в процессе «переключения мод».

3. При детальном изучении усредненных и индивидуальных импульсов пульсара В0943+10 на частотах 40, 103 и 430 МГц и пульсара В0329+54 на 111 МГц, обнаружены значительные изменения в состоянии их поляризации, происходящие одновременно с изменением формы усредненного импульса. Показано, что причиной частичной деполяризации усредненного импульса этих и ряда других пульсаров в аномальной моде является существенное усиление интенсивности вторичной поляризационной моды по отношению к первичной моде.

4. Установлено присутствие эффектов аберрации и ретардации в пульсаре В0329+54. Данный результат получен с помощью оригинальной методики, предложенной диссертантом. Методика основана на измерении смещения центра симметрии конусных компонентов I и IV относительно центрального компонента III на разных частотах. Обнаружено, что такое смещение происходит в направлении вращения звезды и увеличивается с уменьшением частоты (увеличением высоты излучающей области). Получена оценка разности высот для областей генерации излучения на частотах, охватывающих почти весь радиодиапазон от 100 МГц до 10 ГГц, которая составляет «108 см.

5. Показано, что для пульсара В0329+54 на частотах вблизи 100 МГц ширина конуса излучения первичной поляризационной моды меньше на 4±1° ширины конуса вторичной поляризационной моды. Предложено использовать этот эффект для идентификации ортогональных поляризационных мод в других пульсарах.

Научная новизна работы.

Все основные научные результаты диссертации получены впервые и представляют значительную ценность для понимания физики пульсаров. Подобные массовые поляризационные измерения на низких радиочастотах проведены впервые; их результаты в настоящее время являются единственным источником информации о поляризации пульсаров на частотах <100 МГц. Принципиальная возможность поляризационных измерений радиоизлучения пульсаров с использованием эффекта Фарадея в межзвездной среде была показана в работе (Vitkevich, Shitov. 1 970). В начале 70-х годов этот метод использовался в основном для измерения меры вращения и напряженности межзвездного магнитного поля в направлении пульсаров (Vitkevich, Shitov 1970, Shitov 1971, Сулейманова, Журавлев 1974). Автором диссертации эффект Фарадея был положен в основу методики измерений поляризационных профилей индивидуальных и усредненных импульсов пульсаров. По инициативе и при участии диссертанта был создан пакет программ автоматизированной системы поляризационных измерений пульсаров. Это позволило провести первый поляризационный обзор пульсаров на низких радиочастотах. В результате нового подхода к решению задачи составлен каталог пульсаров, включающий в графическом виде профили интенсивности, степени и угла линейной поляризации более чем двух десятков объектов на частотах 40, 60, 103 и 111 МГц. Появление данного поляризационного обзора в самой низкочастотной части радиодиапазона должно послужить лучшему пониманию природы радиоизлучения пульсаров.

Кроме результатов поляризационного обзора в диссертации представлены результаты исследования ряда новых особенностей, обнаруженных диссертантом в излучении пульсаров на метровых волнах. Так, обнаружен эффект переключения мод у пульсара В0943+10, особенностью которого является примерно равное время жизни каждой из мод. Впервые на примере

В0943+10 показано, что процесс переключения мод в пульсарах может включать в себя как быстрые, так и медленные изменения в амплитуде отдельных компонент импульса. Кроме того, на примере 5 объектов впервые получены свидетельства того, что переключение в аномальную форму импульса сопровождается усилением относительной интенсивности вторичной поляризационной моды в излучении пульсаров.

Обнаружен эффект аберрации в пульсаре В0329+54. По нему получена оценка разности высот формирования излучения на частотах 10 ГГц и 100 МГц, которая составляет »108 см. Впервые предложена методика определения угла аберрации, основанная на измерении смещения центра симметрии конусных компонент относительно центрального компонента на разных частотах. Впервые показано, что в пульсаре В0329+54 ширина конуса первич-> ной поляризационной моды, в котором излучаются субимпульсы с повышенной интенсивностью, значительно меньше по сравнению с шириной конуса вторичной поляризационной моды.

Достоверность результатов и выводов диссертации определяется применением строгих математических методов обработки и обоснованностью выбора моделей при интерпретации результатов наблюдений. Достоверность представленных в диссертации результатов поляризационных измерений по оригинальной методике, определяется также их согласованностью с результатами, полученными на высоких радиочастотах методом определения всех параметров Стокса, используемым на антеннах с полной системой облучателей.

Научная и практическая ценность работы.

Полученная информация о поляризационных характеристиках излучения пульсаров на низких радиочастотах представляет несомненный интерес и уже используется в работах специалистов, занимающихся проблемами нейтронных звезд. Свидетельством научной ценности полученных результатов является наличие более 30 положительных ссылок по теме диссертации, в основном, в ведущих зарубежных журналах. Ограничимся перечислением некоторых работ за последние 10 лет в ведущих рецензируемых международных журналах: Astrophysical Jornal (Ap.J.), Astrophysical Jornal Supplement Series (Ap.J.Suppl.), Astronomy and Astrophysics (Astron. Astroph.), Monthly Notices of Royal Astronomical Society (MNRAS), содержащих ссылки на работы диссертанта. Например, в работах Thorsett. Ap.J. 1991. V.377. Р.263; /Rankin . Ap.J. Suppl. 1993.V.85. P.145. /McKinnon. Ap.J. 1997. V.475. P.763; /Edwards, Stappers, van Leeuwen. Astron. Astroph. 2003. V.402. P.321, /Rankin, Ramachandran. Ap.J. 2003. V.590. P.411 и др. использованы результаты низкочастотных поляризационных измерений.

Наибольшее количество ссылок вызвали работы диссертанта по обнаружению и исследованию особенностей переключения мод в пульсаре В0943+10, например: Phillips, Wolszan. Ap.J. 1989. V.344. Р.69. /Zhang, Qiao et al. Ap.J. 1997. V.478. P.313; /Weisberg, Cordes. Ap.J.Suppl. 1999. V.121. P.171; /Kramer, Xilouris et.al. Ap.J. 1999. V.520. P.324; /Deshpande, Rankin. Ap.J. 1999. V.524. P.1008; /Deshpande, Rankin. MNRAS. 2001. V.322. P.438; /Asgekar, Deshpande. MNRAS. 2001. V.326. P. 1249.

Методика определения угла аберрации, основанная на измерении смещения центра симметрии пары конусных компонент относительно центрального компонента, впервые предложенная диссертантом, используется в работах Gangadhara, Gupta. Ap.J. 2001. V.555; /Mitra, Rankin. Ap.J. 2002. V.577. P.322, посвященных изучению пульсара B0329+54. Данная методика была применена для определения высоты области излучения конусных компонентов для шести других пульсаров с многокомпонентной формой интегрального импульса в работе Gupta, Gangadhara. Ap.J. 2003. V.584.P.418. Результаты, полученные диссертантом, используются также при рассмотрении эффектов, связанных с распространением радиоизлучения в магнитосфере пульсаров; см., например, Petrova. Astron. Astroph. 2001.V.378. P.883.

Апробация работы и публикации.

Результаты докладывались на Всесоюзных и Всероссийских радиоастрономических конференциях №№ XII (1979 г., Звенигород), XIV (1982 г., Ереван), XV (1983 г. Харьков), XIX (1987 г. Таллин), XXIII (1991 г. Ашхабад), XXV (1993 г., Пущино), XXVI (1995 г., С.-Петербург) и XXVII (1997 г., С.-Петербург), на Всероссийской астрономической конференции (2001 г. С-Петербург) и коллоквиумах Международного Астрономического Союза №128 «Структура магнитосферы и механизмы излучения радиопульсаров» (1991, Лагов, Польша), №160 «Пульсары: прогресс и проблемы» (1996, Сидней, Австралия) и №177 «Пульсарная астрономия на рубеже 2000 и в будущем» (1999, Бонн, ФРГ).

Результаты, изложенные в диссертации, содержатся в 30 публикациях в отечественных и зарубежных научных изданиях: в 14 ведущих рецензируемых отечественных и международных журналах и в 16 публикациях в трудах 12 Всесоюзных, Всероссийских и международных конференций. Основные результаты, выносимые на защиту, суммированы в статьях, опубликованных в Астрономическом журнале и в Письмах в Астрономический журнал (см. работы диссертанта [3, 4, 5, 8, 10, 11, 12, 13].

Личный вклад автора.

Во всех новых результатах, вынесенных на защиту, вклад диссертанта является основным. Вклад автора был определяющим как в разработке методики поляризационных измерений радиоизлучения пульсаров, так и в проведении наблюдений и последующей обработке данных наблюдений. В совместных работах по теме диссертационной работы роль диссертанта состояла также в постановке задачи, формировании коллектива соавторов, интерпретации полученных результатов. Тексты опубликованных работ в подавляющем большинстве случаев написаны диссертантом самостоятельно с учетом замечаний соавторов. При этом соавторы диссертанта принимали участие в обсуждении полученных результатов и в подготовке статей к публикации.

Обработка результатов наблюдений велась самостоятельно с помощью пакета программ, созданных сотрудниками ПРАО ФИАН Володиным Ю.В., Пугачевым В.Д. и Извековой В.А по инициативе и при участии автора. В рамках международного сотрудничества большой вклад в возможность проведения наблюдений пульсара В0943+10 на частоте 430 МГц в обсерватории Аресибо (США) и в подготовку текста статей на английском языке (Suley-manova, Izvekova, Rankin, Rathnashree 1998 и Rankin, Suleymanova, Deshpande 2003) внесла профессор Университета Вермонт (США) Джоанна М. Ранкин. Инициатива проведения наблюдений на частоте 430 МГц принадлежит диссертанту.

Структура и объем диссертации.

Представленная диссертация является результатом работ, выполненных автором в основном за период 1980 - 2003 г.г., и состоит из Введения, шести глав и Заключения. Диссертационная работа изложена на 254 страницах и включает в себя, список цитируемой литературы из 119 наименований, 73 рисунков и 11 таблиц.

Основные результаты, вошедшие в диссертацию, опубликованы в 30 работах. Из них 8 работ опубликовано в течение последних 5 лет. Сохранение темпов исследований во многом связано с ростом технической оснащенности радиотелескопов ПРАО и автоматизацией процесса наблюдений и обработки данных. Меры, предпринимаемые в настоящее время, по повышению чувствительности радиотелескопов ПРАО и увеличению длительности сопровождения источников позволят продолжить работу по созданию поляризационного каталога на метровых волнах и, в перспективе, заметно пополнить его за счет более слабых по потоку пульсаров.

Дальнейшие исследования в тех направлениях, которые были обозначены в этой диссертации, будут способствовать лучшему пониманию процессов, происходящих в этих космических объектах.

СПИСОК РАБОТ СУЛЕЙМАНОВОЙ С.А. ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Сулейманова С.А., Журавлев В. Ф. Поляризация радиоизлучения пульсара РР 0943. //Астрон. журнал. 1974. Т.51. Вып.5. С.927-930.

2. Алексеев Ю.И., Сулейманова С.А. Поляризационные измерения пульсаров на волне 3,5 м.// Астрон. Журнал. 1977. Т.54. Вып.2. С.323-326.

3. Сулейманова С.А., Володин Ю.В., Малофеев В.М. Линейная поляризация средних импульсов пульсаров PSR 0950+08 и PSR 1133+16 на частоте 39 МГц. //Астрон. журнал. 1983. Т.60. Вып. 3. С.554-559.

4. Сулейманова С.А., Извекова В.А. Обнаружение двух мод излучения пульсара PSR 0943+10 на метровых волнах.// Астрон. журнал. 1984. Т.61. Вып.1. С.53-59.

5. Сулейманова С.А., Володин Ю.В., Шитов Ю.П. Поляризация средних импульсов профилей пульсаров на частоте 102,5 МГц. // Астрон. журнал. 1988. Т.65. Вып.2. С.349-365.

6. Сулейманова С.А. Линейная поляризация средних импульсов пульсаров на частотах 102,5 , 60 и 40 МГц. //Труды Физического ин-та им. П. Н. Лебедева. 1989. Т. 199. "Наука". Москва. С.42-67.

7. Suleymanova S.A.,Shitov Yu.P. Secular variations of the integrated pulse profile of, and torque on, PSR 2217+47: precession of the neutron star? // The Astrophysi-cal Jornal. 1994. V. 422. L17-L20.

8. Сулейманова C.A., Извекова B.A., Особенности процесса переключения мод радиоизлучения в пульсаре В0943+10.// Письма в Астрономический журнал. 1996. Т. 22. Вып. 12. С.905-909.

9. Suleymanova S.A., Izvekova V.A., Rankin J.M., RathnasreeN. Individual and integrated pulse properties of PSR 0943+10 involved in mode changing phenomenon.// Journal of Astrophysics and Astronomy. 1998. V.19. P.l-18.

10. Сулейманова С.А., Пугачев В.Д. Необычная частотная зависимость линейной поляризации радиоизлучения пульсара В0329+54. // Астрон. журнал. 1998. Т.75. Вып. 2. С.287-294

Н.Малов И.Ф., Сулейманова С.А. Обнаружением эффектов аберрации и ретардации в пульсаре В0329+54.// Астрон. журнал. 1998. Т. 75. Вып 3. С.441-445.

12. Сулейманова С.А., Пугачев В.Д. Поведение характеристик импульсов пульсара В0329+54 в ближайшей окрестности момента переключения режима излучения на частоте 111.4 МГц.// Астрон. журнал. 2002(a). Т.79. Вып.1. С.38-53.

13.Сулейманова С.А., Пугачев В.Д. Поляризация индивидуальных импульсов пульсаров на низких радио частотах 40,60 и 103 МГц.// Астрон. журнал. 2002(6). Т.79. Вып.4. С.345-363.

14.Rankin J.M., Suleymanova S.A., Deshpande A.A. The topology and polarization of sub-beams associated with the "drifting" subpulse emission of pulsar B0943+10. III. Analysis of Pushchino 103/40-MHz observations.// Mon.Not.Roy. Astron.Soc. 2003. V.340. P.1076-1086.

15.Сулейманова С.А., Володин Ю.В., Шитов Ю.П. Поляризационные измерения пульсаров на частоте 102.5 МГц. // Тезисы докладов XII Всесоюзной конференции по галактической и внегалактической радиоастрономии 1979. г. Звенигород. С.5.

16.Володин Ю.В., Добыш Г.И., Малофеев В.М., Сулейманова С.А. Измерение линейной поляризации радиоизлучения пульсаров с помощью многоканального анализатора спектра. // Тезисы докладов XIV Всесоюзной радиоастрономической конференции 1982. г. Ереван. С.371.

17. Сулейманова С.А., Извекова В.А. Обнаружение двух мод излучения пульсара PSR 0943+10 на метровых волнах. // Тезисы докладов XV Всесоюзной конференции по галактической и внегалактической радиоастрономии. 1983. г. Харьков. С. 162.

18.Сулейманова С.А., Володин Ю.В., Соин А.Г., Шитов Ю.П. Линейная поляризация пульсаров на метровых волнах. // Тезисы докладов XIX Всесоюзной конференции по галактической и внегалактической радиоастрономии. 1987. г. Таллин. С. 188.

19. Suleymanova S.A., Pugachev V.D. Observation of the linear polarization of pulsar integrated pulses and sub-pulses at meter wavelengths.// Proceedings of the LAU Colloquium #128 (The magnetospheric structure and emission mechanisms of radio pulsars). 1990. Poland. P.387-390.

20.Сулейманова С.А., Пугачев В.Д. Исследование поляризации индивидуальных импульсов пульсаров на низких частотах.// Тезисы докладов XXIII Всесоюзной радиоастрономической конференции. 1991 г. Ашхабад. С. 182.

21. Сулейманова С.А., Шитов Ю.П. Вековое изменение формы усредненного импульса и тормозящего момента пульсара PSR В2217+47.// Тезисы докладов XXV Всероссийской Радиоастрономической конференции. 1993. г. Пущино. С. 102.

22.Сулейманова С.А., Извекова В.А., Пугачев В.Д. Исследование ортогональных поляризационных мод в излучении пульсаров.// Тезисы докладов XXV Всероссийской Радиоастрономической конференции. 1993. г. Пущино. С. 117.

23.Извекова В.А., Сулейманова С.А., Ранкин Д.М. Процесс переключения мод в радиоизлучении пульсара В0943+10.// Тезисы докладов XXVI Всероссийской Радиоастрономической конференции. 1995. г. С-Петербург. С.120.

24.Сулейманова С.А., Извекова В.А., Пугачев В.Д. Поляризация индивидуальных импульсов радиоизлучения пульсаров в метровом диапазоне волн.// Тезисы докладов XXVI Всероссийской Радиоастрономической конференции. 1995. г. С-Петербург. С. 122.

25. Suleymanova S.A., Izvekova V.A., Rankin J.M. Properties of individual and integrated pulses drawn into mode changing phenomenon in PSR 0943+10 at 40, 103 and 430 MHz.// Proceedings of the IAU Colloquium #160 (Pulsars: problems and progress), Astronomical Society of the Pacific Series. V.105. 1996. P.223-224.

26.Suleymanova S.A., Izvekova V.A., Pugachov V.D. Individual pulse polarization at low frequencies.// Proceedings of the IAU Colloquium #160 ( Pulsars: problems and progress). Astronomical Society of the Pacific Series. V.105. 1996. P.257-260.

27.Сулейманова С.А., Пугачев В.Д. Необычная частотная зависимость линейной поляризации и расстояния между компонентами интегрального профиля пульсара В0329+54.// Тезисы докладов XXVII Всероссийской Радиоастрономической конференции. 1997. г. С-Петербург.С.233.

28.Малов И.Ф., Сулейманова С.А. Обнаружение эффектов аберрации и ретардации в пульсаре В0329+54.// Тезисы докладов XXVII Всероссийской Радиоастрономической конференции. 1997. г. С-Петербург.С.243.

29.Suleymanova S.A. A decade of low frequency pulsar polarimetry at PRAO: a review of the main results.// Proceedings of the IAU Colloquium #177 (Pulsar as-tronomy-2000 and beyond). Astronomical Society of the Pacific Series. V.202. 2000. P.201-204.

30. Сулейманова C.A., Пугачев В.Д. Поведение характеристик импульсов пульсара В0329+54 в ближайшей окрестности момента переключения режима излучения на частоте 111.4 МГц.// Тезисы докладов Всероссийской астрономической конференции. 2001 г. С-Петербург.С.169.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В этом разделе дан краткий обзор результатов диссертационной работы и намечены некоторые направления будущих исследований, которые базируются на этих результатах. Основные результаты, выносимые на защиту и приведенные в главе «Общая характеристика работы», были выделены из более широкого круга результатов, полученных диссертантом. Приведенные в конце каждой главы, они значительно дополняют картину проделанной работы.

Диссертация посвящена поляризационным измерениям пульсаров на метровых волнах. Разработана и реализована оригинальная методика измерений поляризационных профилей пульсаров, основанная на использовании эффекта Фарадея в межзвездной среде. Показано, что данная методика имеет не только достоинства, связанные с использованием высокой чувствительности радиотелескопов и ДКР-1000 и БСА ФИАН для поляризационных измерений пульсаров на низких радиочастотах, но и определенные ограничения при использовании данного антенно-аппаратурного комплекса. Последние связаны с ограничениями на значения меры вращения RM и меры дисперсии DM в направлении пульсаров, для которых можно проводить подобные измерения.

В настоящей работе представлены результаты поляризационных измерений на метровых волнах как индивидуальных, так и усредненных импульсов. Показано, что присутствие двух «ортогональных поляризационных мод» в излучении является таким же общим свойством пульсаров на частотах 40, 60 и 103 МГц, как и на более высоких частотах, что говорит о широкополосном характере этого явления. Сравнение гистограмм распределения ПУ на высоких частотах 430 и 1404 Мгц (Backer, Rankin 1980, Stinebring, Сordes et.al. 1984a) и на частотах <100 МГц (диссертация) показывает, что они имеют в целом одинаковый вид. Благодаря этому в большинстве случаев удается надежно идентифицировать две ортогональные поляризационные моды на разных частотах.

Результат сравнения с высокочастотными данными показал, что из семи пульсаров, для которых есть данные измерений на нескольких частотах, в шести (В0031-07, В0329+54, В0834+06, В0943+10, В1133+16, В2020+28) наблюдается усиление доли вторичной поляризационной моды с понижением частоты радиоизлучения. Последнее проявляется как расширение области долгот, где наблюдается ВПМ, а также как увеличение ее доли в излучении на данной долготе.

Проведены многочастотные поляризационные измерения интегральных импульсов для 22-х пульсаров в низкочастотной части радиодиапазона 40-г-ИЗ МГц. В общей сложности получено около 40 табличных значений СЛП в диапазоне, где раньше подобной информации практически не было. Измерены значения меры вращения и напряженности магнитного поля в направлении 6 пульсаров. Показано, что для 70% от числа пульсаров (табл.3.2) зависимость СЛП от частоты можно описать единым степенным законом, а для 20% от их числа в нашем каталоге наблюдается частотная зависимость СЛП второго типа. Для пульсаров этой группы значение индекса степенной зависимости СЛП от частоты (индекса деполяризации) изменяется около некоторой критической частоты. Обнаружен третий тип частотной зависимости СЛП для пульсара В0329+54, особенностью которого является наличие двух критических частот. Причина изменения частотного поведения СЛП вблизи критических частот до сих пор не выяснена. Вероятно, она обусловлена сочетанием физических и геометрических факторов.

Обнаружено качественное различие характера частотной зависимости СЛП соседних компонентов интегрального импульса пульсаров В1822-09 и В2224+65 в сочетании с различиями в их энергетическом спектре. Это различие позволяет говорить о четко выраженной фрагментации конуса излучения и индивидуальных физических условиях этих фрагментов области излучения, ответственных за формирование тех или иных компонент импульса. Другим важным результатом, указывающим на существенные различия локальных условий генерации на данной частоте в разных частях конуса излучения пульсаров, является обнаружение независимости изменения амплитуды и фазы четвертого компонента импульса пульсара ВОЗ29+54 от изменения характеристик соседних компонентов при переключении режима излучения.

Наши низкочастотные поляризационные измерения указывают на одну интересную особенность излучения пульсаров, которая до сих пор не обсуждалась в литературе, а именно: заметные изменения в соотношении интенсивности двух ортогонально поляризованных составляющих радиоизлучения с характерным масштабом около суток. На примере пульсаров В0450+55, В0943+10, В0950+08 и В1133+16 видно, что эти изменения приводят к разным типам профилей угла и степени поляризации, наблюдаемым в разные дни. Из результатов одновременных измерений пульсара В0943+10 на 40 и 103 МГц следует, что эти изменения имеют широкополосный характер (Rankin, Suleymanova, Deshpande 2003). Интересно, что заметных изменений в форме импульса в полной интенсивности при этом не наблюдалось. Исследование природы этого эффекта представляется нам очень интересной задачей на будущее.

Обнаружение двух режимов излучения пульсара В0943+10, сделанное диссертантом, положило начало целой серии работ, направленных на выяснение природы эффекта переключения мод в пульсарах (Сулейманова, Извекова 1984, 1996; Suleymanova, Izvekova, Rankin, Rathnashree 1998; Deshpande и Rankin (1999, 2001); Rankin, Suleymanova, Deshpande 2003, Rankin, Wright 2003 и др.). Наряду с общими свойствами, присущими этому весьма немногочисленному классу «переключающихся» пульсаров, такими как: изменения интенсивности, энергии и степени линейной поляризации усредненного импульса, характера дрейфа субимпульсов, пульсар В0943+10 обладает рядом неповторимых особенностей. К ним относится примерно равное время жизни каждой из мод, что делает этот пульсар удобным для изучения процессов перехода от одной моды к другой. Благодаря этому, мы обнаружили, что процесс перехода от одной моды излучения к другой или, иначе говоря, процесс установления альтернативной моды для пульсара В0943+10 не происходит мгновенно, а включает в себя два масштаба времени. Помимо известного по другим переключающимся пульсарам характерного времени изменения формы импульса, меньшего одного периода пульсара, был найден другой более длительный масштаб времени, в течение которого происходит угасание в 310 раз интенсивности доминирующего компонента предыдущей моды. Поиск и изучение особенностей «переходного процесса» у других пульсаров является на наш взгляд очень интересной задачей для будущих исследований.

Существует указание на то, что сценарий процесса установления альтернативной моды, выявленный нами для пульсара В0943+10, реализуется и в других пульсарах. Так, в работе посвященной обнаружению явления переключения мод в пульсаре В0355+54 (Morris et.al. 1980), отмечается, что изменения параметров излучения происходят плавно и аномальная мода устанавливается в течение 1000 оборотов звезды, или около трех минут. Авторы указанной работы, однако, оставляют возможность объяснения этой особенности тем, что медленные изменения интенсивности компонентов являются результатом систематического изменения в соотношении времени жизни двух мод, переключающихся мгновенно несколько раз в течение времени промежуточного усреднения по 300 импульсов. Наши исследования явления переключения мод в пульсарах В0943+10 и В0329+54 в ПРАО показали, что плавные изменения параметров излучения являются такой же важной частью процесса переключения мод, как и быстрые изменения (Сулейманова, Извекова 1996, Сулейманова, Пугачев 2002а).

Изучение поляризационных характеристик индивидуальных импульсов «переключающихся» пульсаров В0943+10 и В0329+54 показало, что в аномальном режиме излучения этих пульсаров возрастает доля вторичной поляризационной моды. Для пульсара В0943 эта доля увеличилась в 2 раза (103 МГц) и в 6 раз (430 МГц), а для центрального компонента В0329+54 в 2-3 раза. Вывод об увеличении доли ВПМ в излучении аномальной моды сделан нами также на основе анализа результатов других авторов для пульсаров В0329+54(четвертый компонент, 1700МГц), В0355+54 (2650 МГц) и 1237+25 (430 МГц). Этот вывод может также сыграть важную роль в понимании природы явления переключения мод в пульсарах.

Обнаружен эффект аберрации в пульсаре В0329+54. Данный результат основан на обнаружении нарастающего смещения центра симметрии конусных компонент I и IV в сторону вращения относительно центрального компонента III с понижение частоты. Получена оценка разности высот формирования излучения на частотах 10 ГГц и 100 МГц, которая составляет «108 см.

Методика определения угла аберрации, предложенная диссертантом и основанная на измерении смещения центра симметрии конусных компонент относительно центрального компонента на разных частотах, используется в работах Gangadhara, Gupta 2001; Mitra, Rankin 2002 при изучении пульсара В0329+54 со ссылкой на работу диссертанта (Малов, Сулейманова 1998). Данная методика была в дальнейшем применена для определения локализации областей излучения шести других пульсаров с многокомпонентной формой интегрального импульса в работе Gupta, Gangadhara 2003. Работа в этом направлении должна продолжаться.

Интересным результатом является обнаружение того факта, что компоненты излучения с ортогональной поляризацией в пульсаре В0329+54 имеют разную ширину диаграммы направленности: ширина конуса излучения, связанного с первичной поляризационной модой меньше на 4±1° ширины конуса вторичной поляризационной моды. Работа содержит указание, что это различие, по-видимому, носит общий характер и, по нашему мнению, его можно использовать для физической идентификации ортогональных поляризационных мод на разных частотах и, особенно, для разных пульсаров. Природа этого явления пока не ясна. Распространенное представление о разных высотах формирования ортогональных поляризационных мод (Gil 1987, Тимофеев 1998, Gupta et.al. 2000) не согласуется с нашими измерениями аберрационного сдвига, который оказался для этих мод примерно одинаковым. Скорее всего, две ортогональные поляризационные моды в пульсаре В0329+54 на частоте вблизи 100 МГц генерируются на близких высотах.

1. Алексеев Ю.И., Виткевич В .В., Журавлев В.Ф., Шитов Ю.П. Новый пульсар РР0943 и основные характеристики его радиоизлучения.// ДАН СССР 1969. Т. 187. №5. С.1019. (Vitkevich V.V., Alekseev Yu.I., Zhuravlev V.F., Shitov Yu.P. // Nature, 1969, V.224. P.49.)

2. Бобков М.В., Добыш Г.И., Кокарев В.В. 128-канальный анализатор спектра.// XI Всесоюзная Радиоастрономическая конференция по аппаратуре, антеннам и методам (1978 г.): Тезисы доклада. Ереван, 1978. С.300.

3. Виткевич В.В., Калачев П.Д. // Труды ФИАН, Т.28.С.5

4. Виткевич В.В., Шитов Ю.П. Обнаружение линейной поляризации пульсара MP 0628 и некоторые характеристики его радиоизлучения в диапазоне метровых волн. // ДАН СССР. 1970. Т. 195. С. 53-55.

5. Виткевич В.В., Глушаев А.А., Илясов Ю.П., Кутузов С.М., Кузьмин А.Д., Тяптин М.М., Бунин В.Д., Новоженов Г.Ф., Алексеев И.А., Павлов Г.А., Соломин Н.С. Антенно-аппаратурный комплекс БСА ФИАН.// Изв.ВУЗов, Радиофизика, 1976. Т.19. №.11. С.1594.

6. Гинзбург В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме.// М. Наука. 1976. С.1-638.

7. Дайсон Ф., Тер Хаар Д. «Нейтронные звезды и пульсары»// изд. Мир. М. 1973.

8. Извекова В.А., Кузьмин А.Д., Шитов Ю.П. Обнаружение дрейфа субимпульсов пульсара 0320+39. // Астрон. журнал. 1982. Т.59. №.3. С.536.

9. Извекова В.А., Малофеев В.М., Шитов Ю.П. Форма средних профилей импульсов радиоизлучения пульсаров на частоте 102,5 МГц. // Астрон. журнал. 1989. Т.66. С.345.

10. Малофеев В. М. Каталог радиоспектров пульсаров.// Монография. Научное издание г. Пущино. 1999.

11. Малофеев В.М., Малов О.И., Щеголева Н.В. Плотности потоков 235 пульсаров на частоте 102.5 МГц. // Астрон. Журнал. 2000. Т.77. №7. С.499.

12. Сулейманова С.А., Шабанова Т.В., Пугачев В.Д. Изучение влияния эффекта переключения мод на поляризационные и временные свойства импульсов PSR 0943+10 пульсара на частоте 103 МГц. // Препринт ФИАН. 1985. №. 262. С.1-38.

13. Тейлор Дж. Приемник сигналов от пульсаров и обработка данных. // ТИИ-ЭР. 1973. Т.61. С.168-172.

14. Тимофеев М.Ю. Поляризационные свойства слабых и сильных импульсов пульсаров. //Астрон. журнал. 1998. Т.75. №.2. С.266.

15. Удальцов В.А. Радиоспектрометр для поляризационных измерений в диапазоне метровых волн. // Труды ФИАН «Радиотелескопы». 1965. Т.28. С.135.

16. Шабанова Т.В. Фазовые скачки среднего профиля PSR 0329+54 при переключении моды. // Астрон. журнал.1994.Т.71.С.132.

17. Шитов Ю.П. Влияние эффекта скручивания магнитных силовых линий на поляризацию радиоизлучения пульсаров. // Астрон. журнал. 1983. Т. 62. С. 54-65. (Shitov Yu. P. //Sov. Astron.,1983. V.27. P.314.)

18. Шитов Ю.П. Тонкая структура спектров радиоизлучения пульсаров и поляризация СР1133+16.// Астрон. журнал. 1972. Т.49. С.470.

19. Шитов Ю.П. , Малофеев В.М. Сверхдисперсионное запаздывание импульсов пульсара 0809+74 на метровых волнах. // Письма в Астрон. журнал. 1985. Т.П. С. 94- 100.публикации на английском языке).

20. Baade W., Zwicky F. // Proc.Nat.Acad.Sci. 1934.V.20. P.259.

21. Backer D.C.//Nature. 1970. V.228. P.1297.

22. Backer D.C. Pulsar average wave forms and hollow-cone beam models. //Astrophys. J. 1976. Vol. 209. P. 895- 907.

23. Backer D.C., Rankin J.M. Statistical summaries of polarized pulsar radiation. // Astrophys. J. 1980. Vol. 42. P. 143- 173.

24. Barnard J.J., Arons J. // Astrophys.J.l982. V.254. P.713.

25. Barnard J.J., Arons J. Wave propagation in pulsar magneto spheres: refraction of rays in the open flux zone. // Astrophys.J.1986. V.302. P.138.

26. Barnard J.J. Probing the magnetic field of radio pulsars. A reexamination of polarization position angle swings. // Astrophys. J. 1986. 303. P. 280-291.

27. Bartel N, Sieber W., Wielebinski RM Astron. and Astrophys. 1978. V.68. P.361.

28. Bartel N., Morris D., Sieber W. et al. The mode switching phenomena in pulsars. // Astrophys. J. 1982. Vol.25 8.P.776-789.

29. Cheng A.F., Ruderman M.A. A theory of subpulse polarization patterns from radio pulsars.// Astrophys. J. 1979. V.229. P.348.

30. Clark R.R., Smith F.G. // Nature. 1969. V.221. P.724.

31. Cocke W.J., Disney M.J., Taylor D.J. Discovery of optical signals from pulsar NP 0532. //Nature. 1969. V.221. P.525.

32. Cordes J.M. Observational limits on the location of pulsar emission regions. //Astrophys. J. 1978. Vol. 222. P. 1006.

33. Cordes J.M., Hankins Т.Н. Pulsar polarization fluctuations at 430 MHz with microsecond time resolution. // Astrophys. J. 1977. Vol. 218. P. 484.

34. Cordes J.M., Rankin J.M., Backer D.C. Orthogonal modes of pulsar PSR 2020+28. // Astrophys. J. 1978. Vol. 223. P. 961-972.

35. Cordes J.M., Stinebring D.R., //Astrophys. J. 1984. Vol. 227. P. L53.

36. Cornelia J.M., Ph.D. thesis, Cornell Univ.

37. Davies J.G., Lyne A.G., Smith F.G., Izvekova V.A., Kuzmin A.D., Shitov Yu.P. The magnetic field structure of PSR 0809+74.// Mon. Not. R. Astron.Soc. 1984. Vol.211.P.57-68.

38. Deshpande A. A., Rankin J.M. // Mon.Not.R.Astron.Soc. 2001. Vol.322. P.438.

39. Downs G.S. Integrated pulse profiles and mean fluxes of 24 pulsars at 2.388 GHz.// Astrophys. J. Suppl. Ser. 1979. Vol. 40. P.365.

40. Drake F.D., Craft H.D.,//Nature. 1969. V.220. P.231.

41. Ekers R.D., Moffet A.T. // Astrophys.J. (Letters). 1969. V.158. LI.

42. Ferguson D.C., Boriakoff V., Weisberg J.M., Backus P.R., Cordes J.M. //Astron. and Astrophys. 1981. V.94. L6.

43. Fowler L.A., Wright G.A., Morris D. Unusual properties of the pulsar PSR 1822-09. //Astron. and Astrophys. 1981. Vol. 93. P. 54- 75.

44. Fritz G., Henry R.C., Meekings J.F., Chubb T.A., Friedman H. // Science. 1969. V.164. P.709.

45. Gangadhara R.T., Gupta Y. Understanding the radio emission geometry of PSR B0329+54. // Astrophys. J. 2001.V.555. P.31-39.

46. Gil J.A. // Astrophys. J.1987.V.314. P.629.

47. Gil J.A., Snakowski J.K., Stinebring D.R. Separation of the polarization modes in PSR 0823+26. // Astron. Astrophys. 1991. V.242. PI 19-124.

48. Gil J.A., Lyne A.G. Unravelling the position angle variations in PSR 0329+54. //Monthly Notices Roy. Astron. Soc. 1995. V.276. P.L55.

49. Goldreich P., Julian W.H. Pulsar electrodinamics.// Astrophys.J. 1969. V.157. P.869.

50. Gould D.M., Lyne A.G. Multi-frequency polarimetry of 300 radio pulsars.// MNRAS 1998. V.301.P.235.

51. Gupta Y., Gangadhara R.T. Undestanding the radio emission geometry of multi-component radio pulsars from retardation and aberration effects.// Ap.J. 2003. V.584.P.418.

52. Gupta Y., Gangadhara R.T., Rathnashree N. Orthogonal polarization modes and emission regions of PSR В1133+16.// Proceedings of the IAU Colloquium #177 V.202. 2000. P.249.

53. Hamilton P.A., Lyne A.G. // Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 1988. Vol. 224. P.1073.

54. Hamilton P.A., McCulloch P.M., Abies J.G. et. al., Polarization characteristics of southern pulsars. I. 400-MHz observations. // Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 1977. V.180.P. 1-18.

55. Hankins Т.Н., Rankin J.M., Stinebring D.R., McKinnon M.M. // Proceedings of the IAU Colloquium #128 (The magnetospheric structure and emission mechanisms of radio pulsars). 1990. Poland. P.161.

56. Helfand D.J., Manchester R.N., Taylor J.H. // Astrophys.J. 1975. V.198. P.661.

57. Hesse K.H. Pulse profile variations in PSR 0329+54 at 2695 MHz. //Astron. and Astrophys. 1973. V.27.P.373-377.

58. Hewish A., Bell S.J., Pilkington J.D.H., Scott P.F., Collins R.A. Observation of a rapidly pulsating radio source. // Nature, 1968, V.217. P. 709.

59. Hiller R.R. et al. Low energy gamma rays from NP 0532. // Astrophys.J. 1970. V.162.L177.

60. Huguenin G. R, Taylor J.H,. Troland T.M. // Astrophys. J, 1970. V.162. P.727.

61. Izvekova V.A., Kuzmin A.D., Lyne A.G., Shitov Yu.P., F. Graham Smith. Frequency dependence of characteristics of pulsars PSR 0031-07, 0320+39, 1133+16 and 2016+28. // Mon. Not. R. Astron. Soc. 1993. V.261. P.865.

62. Komesaroff M.M. Possible mechanism for the pulsar radio emission. // Nature.1970. Vol. 225. P. 612-614.

63. Kuzmin A.D., Izvekova V.A., Shitov Yu.P., Sieber W., Jessner A., Wielebinski R., Lyne A.G., Smith F.G. Catalogue of time aligned profiles of 56 pulsars at frequencies between 102 and 10500 MHz.// Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 1998. V.127. P.355.

64. Large M.I., Vaughan A.E., Mills B.Y. A pulsar supernova association? // Nature. 1968. V.220. P.340.

65. Lyubarskii Y.E., Petrova S.A. Refraction of radiowaves in pulsar magnetospheres. //Astron. Astrophys. 1998. V.333. P181.

66. Lyne A.G., Smith F.G. Linear polarization in pulsating radio sources. //Nature 1968. V.218. P. 124.

67. Lyne A.G., Smith F.G., Graham D.A. Characteristics of the radio pulses from pulsars. // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 1971. V.153. P.337.

68. Lyne A. G. Mode changing in pulsar radiation. // Mon. Not. Roy.Astron.Soc.1971. V.153. P. 27p-32p.

69. Lyne A.G., Manchester R.N., The shape оfpulsar radio beams. // Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 1988. V234. P.477-508.

70. Malofeev V.M., Gil J.A., Jessner A. et.al. Spectra of 45 pulsars.// Astron and Astrophys. 1994. V.285. P.201.

71. Manchester R.N. Observations of pulsar polarization at 410 and 1665 MHz. // Astrophys. J. Suppl. Ser. 1971. Vol. 23. P.283-322.

72. Manchester R.N., Taylor J.H., Huguenin C.R. Frequency dependence of pulsar polarization. // Astrophys. J. 1973. Vol. 179. P.L7-L10.

73. Manchester R.N., Taylor J.H., Huguenin C.R. Observation of pulsar radio emission. II. Polarization of individual pulses. // Astrophys. J. 1975. Vol. 96. P. 83.

74. Manchester R .N., H amilton P .A., M cCulloch P .M. P olarization с haracteristics of southern pulsars. III. 1612 MHz observations. // Mon. Notic. Roy. Astron. Soc. 1980. Vol. 192. P. 153-177.

75. Манчестер Р., Тейлор Дж. Пульсары. М.: Мир. 1980.

76. McCulloch P.M., Hamilton Р.А., Manchester R.N. et. al. Polarization characteristics of southern pulsars. II. 640 MHz observation. // Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 1978. Vol. 183. P. 645-680.

77. McKinnon M.M., Hankins Т.Н. // Proceedings of Collouium IAU # 128. Poland. 1990. P. 190

78. McKinon M.M., Stinebring D.R. // Proceedings of Collouium IAU #160 Pulsars: Problems & Progress, ASP Conference Series. 1996. V.105. P.483.

79. Melrose D.B., StonehamR. J.//Proc. Astr. Soc. Australia, 1977.V.3, P. 120.

80. Morris D., Sieber W., Ferguson D.C., Bartel N. // Astron. and Astrophys. 1980. V.84. P.260.

81. Morris D., Graham D.A., Sieber W. et. al. Observations of the polarization of average pulsar profiles at high frequency. // Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 1981a. Vol. 46. P. 421-472.

82. Morris D., Graham D.A., S ieber W. D epolarisation of pulsar integrated pulse profiles. // Astron. And Astrophys. 1981b. V.100. P.107-112.

83. Nowakowski L.A. Four pulsars with new faces. // Proceedings of the IAU Colloquium #128. 1990. Poland. P.280.

84. Petrova S.A. On the origin of orthogonal polarization modes in pulsar radio emission.// Astron and Astrophys. 2001. V.378. P.889-897.

85. Phillips J.A., Wolszczan A. Interpulse emission from pulsars at 25 MHz. // Astrophys. J. 1989, V.344, L69-L71.

86. Radhakrishnan V., Cook D.J. Magnetic poles and the polarization structure of pulsar radiation. //Astrophys. Letters. 1969. V.3. P.225.

87. Radhakrishnan V., Rankin J.M. //Astrophys.J. 1990. V.352, P.258.

88. Rankin J.M., Campbell D.B., Backer D.C. Individual pulse polarization properties of three pulsars //Astrophys. J. 1974. Vol. 188. P. 609-613.

89. Rankin J.M., Benson J.M. Pulsar polarization: weak sources and emission features at 430 MHz //Astron. J. 1981. Vol. 86. P. 418- 432.

90. Rankin J.M. //Astrophys. J. 1983. V.274.P.333

91. Rankin J.M. Mode changing, drifting subpulses and pulse nulling.// Astrophys. J. 1986. Vol.301.No.2 Part 1. P.901-922.

92. Rankin J.M., Wolszczan A., Stinebring D. // Astrophys.J. 1988. V.324. P. 1048.

93. Rankin J.M. En empirical theory of pulsar emission. //Proceedings of the IAU Colloquium #128. 1990. Poland. P.133.

94. Rankin J.M. Geometry of conal emission region. // Astrophys. J.Suppl. 1993. V.85.P.145.

95. Rankin J.M., Wright J. Circulating Subbeams systems and the physics of pulsar emission. //Astron. Astroph. Review. 2003. V.12. P.43-69.

96. Rickett B.J., Cordes J.M. // IAU Symposium 95, Pulsars, (Dordrecht: Reidel) 1980. P. 107.

97. Ruderman M.A., Sutherland P.G. Theory of pulsars- polar caps, sparks and coherent microwave radiation. // Astrophys.J., 1975. V.196. P.51.

98. Schwarz U.J., Morris D. Polarization of the 150-MHz radiation from four pulsars. // Astrophys. Lett. 1971. Vol.7. P. 185-189.

99. Shitov Yu.P. Linear polarization of pulsar PSR 2218+47. // Nature Physical Science 1971 V.229 P.179.

100. Sieber W., Reinecke R., Wielebinski R. Observations of pulsars at high frequencies.//Astron. and Astrophys. 1975. V.38. P.169-182.

101. Slee O.B., Dulk A., Otrupcek R.E. Culgoora radioheliograph measurements of interstellar scattering of pulsar signals // Proc. Astron. Soc. Austral. 1980. Vol. 4. P.100- 105.

102. Staelin D.H. Reifenstein E.C. Pulsating radio sources near the Crab Nebu-lar.//Science. 1968. V. 162. P.1481.

103. Stinebring D.R., Cordes J.M., Rankin J.M. et al. Pulsar polarization fluctuations. I. 1404 MHz statistical summaries. // Astrophys. J. Suppl. Ser. 1984a. V.55.P.247.

104. Stinebring D.R., Cordes J.M., Rankin J.M. et al.// Astrophys. J. Suppl. Ser. 1984b. V.55. P.279.

105. Taylor J.H., Huguenin G.R. Two new pulsating radiosources.// Nature. 1969. V.221. N.5183. P.816.

106. Taylor J.H., Huguenin G.R. Observations of rapid fluctuations of intensity and phase in pulsar emission. // Astrophysical J. 1971.V. 167. P.273.

107. Taylor J.H., Manchester R.N., Lyne A. G. Catalog of 558 Pulsars // Astrophys. J.Supplement Series. 1993. Vol.88.P.529-568.

108. Torsett S.E. Radius-to-frequency mapping in the radio pulsar emission mechanism. // Proceedings of the IAU Colloquium #128 (The magnetospheric structure and emission mechanisms of radio pulsars). 1990. Poland. P. 143-146.

109. Vitkevich V.V., Shitov Yu.P. Linear polarization of MP 0628 and its emission at metre wavelengths. // Nature. 1970. V.226. P. 1235.

110. Xilouris K.M., Seiradakis J.H., Gil J. Sieber W., Wielebinski R. Pulsar po-larimetric observations at 10.55 GHz. //Astron. Astrophys. 1995. V.293. P.153.

111. Weisberg J.M., Armstrong B.K., et.al., //Astronomical J. 1986. V.92. P.621-626.

112. Weisberg J.M., Lundgren S.C., Dawson B.R., Despotes J.T., Morgan J.J., Weitz K.A., Zink E.C., Backer D.C.//Astrophys.J. Suppl. 1999. V. 121. P. 171.

113. Whelan J., Iben I. Binaries and supernova of type I. // Astrophys.J. 1973. V.186. P. 1007.

114. Wright G.A., Fowler L.A. Mode changing and quantized subpulse drift rates in pulsar PSR 2319+60. //Astron. andAstroph. 1981a. V.101. P.356.

115. Wright G.A., Fowler L.A. // Proceedings of the IAU Colloquium #95. 1981b.

116. Wright G.A., Sieber W., Wolszczan A. Mode switching, nulling and drifting subpulses in PSR1112+50. // Astron. Astroph. 1986. V.160. P.402.